Choisir un radiateur
La principale raison du gel des pipelines est un taux de circulation insuffisant du vecteur d'énergie. Dans ce cas, à des températures de l'air inférieures à zéro, le processus de cristallisation liquide peut commencer. Une isolation thermique de haute qualité des tuyaux est donc vitale.
Heureusement, notre génération a une chance incroyable. Dans un passé récent, les pipelines étaient isolés à l'aide d'une seule technologie, car il n'y avait qu'un seul isolant - la laine de verre. Les fabricants modernes de matériaux d'isolation thermique offrent tout simplement le plus grand choix de réchauffeurs pour des tuyaux qui diffèrent par leur composition, leurs caractéristiques et leur méthode d'application.
Il n'est pas tout à fait correct de les comparer les uns aux autres, et encore plus de prétendre que l'un d'eux est le meilleur. Examinons donc simplement les types de matériaux d'isolation des tuyaux.
Par portée:
- pour les canalisations d'alimentation en eau froide et chaude, les canalisations de vapeur des systèmes de chauffage central, divers équipements techniques;
- pour les systèmes d'égouts et les systèmes de drainage;
- pour les tuyaux des systèmes de ventilation et des équipements de congélation.
En apparence, ce qui, en principe, explique immédiatement la technologie d'utilisation des radiateurs:
- rouleau;
- feuillu;
- envelopper;
- remplissage;
- combiné (cela fait plutôt déjà référence à la méthode d'isolation des canalisations).
Les principales exigences pour les matériaux à partir desquels les appareils de chauffage pour tuyaux sont fabriqués sont une faible conductivité thermique et une bonne résistance au feu.
Les matériaux suivants répondent à ces critères importants:
Laine minérale. Le plus souvent vendu en rouleaux. Convient pour l'isolation thermique des canalisations avec caloporteur à haute température. Cependant, si vous utilisez de la laine minérale pour isoler des tuyaux en gros volumes, cette option ne sera pas très rentable du point de vue des économies. L'isolation thermique avec de la laine minérale est réalisée par enroulement, suivi de sa fixation avec de la ficelle synthétique ou du fil inoxydable.
Sur la photo, il y a un pipeline isolé avec de la laine minérale
Il peut être utilisé à la fois à des températures basses et élevées. Convient aux tubes en acier, métal-plastique et autres plastiques. Une autre caractéristique positive est que le polystyrène expansé a une forme cylindrique et que son diamètre intérieur peut être ajusté à la taille de n'importe quel tuyau.
Penoizol. Selon ses caractéristiques, il est étroitement lié au matériau précédent. Cependant, la méthode d'installation du penoizol est complètement différente - une installation de pulvérisation spéciale est nécessaire pour son application, car il s'agit d'un mélange liquide de composants. Une fois la mousse solidifiée, une coque étanche à l'air se forme autour du tuyau, ce qui ne permet presque pas à la chaleur de passer à travers. Les avantages ici incluent également le manque de fixation supplémentaire.
Penoizol en action
Feuille de penofol. Le dernier développement dans le domaine des matériaux d'isolation, mais a déjà gagné ses fans parmi les citoyens russes. Penofol se compose d'une feuille d'aluminium polie et d'une couche de mousse de polyéthylène.
Une telle construction à deux couches non seulement retient la chaleur, mais sert même de sorte de chauffage! Comme vous le savez, la feuille a des propriétés de réflexion de la chaleur, ce qui lui permet de s'accumuler et de réfléchir la chaleur sur la surface isolée (dans notre cas, il s'agit d'un pipeline).
De plus, le penofol recouvert d'une feuille est écologique, légèrement inflammable, résistant aux températures extrêmes et à une humidité élevée.
Comme vous pouvez le voir, il y a plein de matériaux! Il y a beaucoup de choix pour isoler les tuyaux.Mais lors du choix, n'oubliez pas de prendre en compte les particularités de l'environnement, les caractéristiques de l'isolation et sa facilité d'installation. Eh bien, cela ne ferait pas de mal de calculer l'isolation thermique des tuyaux afin de tout faire correctement et de manière fiable.
ANNUAIRE
Tableau de sélection pour le rapport des diamètres de tuyaux (tuyaux en cuivre, tuyaux en acier, tuyaux en polyéthylène) avec des tailles standard d'isolation thermique (isolation en caoutchouc mousse, isolation en mousse de polyéthylène, cylindres en laine minérale).
Cette tableau de sélection de l'isolation thermique pour les tuyaux aidera à ne pas faire d'erreurs dans le choix de l'isolation.
Fondamentalement, trois types de tuyaux sont utilisés pour l'isolation thermique: l'acier, le cuivre et le plastique. Pour désigner le diamètre des tuyaux en acier et en cuivre, trois méthodes sont utilisées: en millimètres, en pouces et en diamètres nominaux - Du *. DN est un «conditionnel», qui est utilisé lors du calcul de divers paramètres des systèmes de canalisations. Par exemple, des paramètres tels que la hauteur, le débit, la consommation, le drain, etc. diamètre intérieur du tuyau.
Très souvent, l'utilisation de la haute pression dans le système de canalisation n'est pas requise, par conséquent, l'épaisseur de la paroi du tuyau est réduite afin qu'il soit possible d'économiser sur la consommation de métal pendant la production, et vice versa, si une haute pression est requise dans la canalisation ou pour les raccords filetés, l'épaisseur de la paroi du tuyau est augmentée.
Le diamètre des tuyaux est appelé conditionnel, car il existe des tuyaux de section carrée et non circulaire. Dans ce cas, pour les tuyaux de section carrée, le passage nominal est calculé à travers la section transversale d'un tuyau particulier, le calcul doit être réduit à la formule de l'aire d'un tuyau rond et est pris pour des calculs ultérieurs comme si le tuyau était rond et avait tel ou tel diamètre nominal. Dans les tuyaux de section circulaire Diamètre nominal - Du coïncide complètement avec le diamètre intérieur du tuyau.
En règle générale, les diamètres nominaux (DN) des tuyaux en acier sont indiqués jusqu'à la taille 50, après quoi il est habituel d'indiquer les diamètres extérieurs des tuyaux. Mais pour les tuyaux en plastique, seuls les diamètres extérieurs sont généralement indiqués.
L'isolation technique des tuyaux, qui est fournie sous la forme de tuyaux calorifuges (éléments tubulaires), est représentée par des tailles standard qui prennent en compte Dnap - les diamètres extérieurs des tuyaux (à ne pas confondre avec Dу - diamètres conditionnels) de tuyaux.
Exemple:
Supposons que votre spécification technique indique un tube en acier d'un diamètre de DN 20 et une couche d'isolation thermique d'une épaisseur de 13 mm. Ne vous précipitez pas pour commander une isolation thermique de tuyau avec un diamètre intérieur de 20 mm ou le plus proche de 22 mm (respectivement, les tailles standard d'isolation 20x13 et 22x13).
Assurez-vous de faire attention au facteur selon lequel si vous avez un tuyau en acier avec DN 20, alors en tenant compte de l'épaisseur de la paroi du tuyau, son diamètre extérieur sera d'environ 28 mm, donc la taille requise de l'isolation thermique est de 28x13, et si un tuyau en cuivre de DN 20 est utilisé, son diamètre extérieur sera d'environ 22 mm et la taille de l'isolation thermique sera de 22x13 (où 13 mm est l'épaisseur de la couche d'isolation thermique).
Pose d'isolation
Le calcul de l'isolation dépend du type d'installation utilisé. Cela peut être à l'extérieur ou à l'intérieur.
Une isolation externe est recommandée pour la protection des systèmes de chauffage. Il est appliqué le long du diamètre extérieur, assure une protection contre la perte de chaleur, l'apparition de traces de corrosion. Pour déterminer les volumes de matériau, il suffit de calculer la surface du tuyau.
L'isolation thermique maintient la température dans le pipeline, quel que soit l'impact sur celui-ci des conditions environnementales.
La pose interne est utilisée pour la plomberie.
Il protège parfaitement contre la corrosion chimique, empêche la perte de chaleur des routes avec de l'eau chaude. Il s'agit généralement d'un matériau de revêtement sous forme de vernis, de mortiers spéciaux ciment-sable.Le choix du matériau peut également être effectué en fonction du joint qui sera utilisé.
La pose de conduits est le plus souvent demandée. Pour cela, des canaux spéciaux sont préalablement disposés et les pistes y sont placées. Moins souvent, la méthode de pose sans canal est utilisée, car un équipement spécial et une expérience sont nécessaires pour effectuer les travaux.La méthode est utilisée dans le cas où il n'est pas possible d'effectuer des travaux d'installation de tranchées.
Installation d'isolation
Le calcul de la quantité d'isolant dépend en grande partie de la méthode de son application. Cela dépend du lieu d'application - pour la couche isolante intérieure ou extérieure.
Vous pouvez le faire vous-même ou utiliser un programme de calcul pour calculer l'isolation thermique des pipelines. Le revêtement de surface externe est utilisé pour les conduites d'eau chaude à haute température afin de le protéger de la corrosion. Le calcul avec cette méthode est réduit à la détermination de la surface de la surface extérieure du système d'alimentation en eau, pour déterminer le besoin d'un mètre courant de la conduite.
L'isolation interne est utilisée pour les tuyaux des conduites d'eau. Son objectif principal est de protéger le métal de la corrosion. Il est utilisé sous forme de vernis spéciaux ou d'une composition ciment-sable avec une couche de plusieurs mm d'épaisseur.
Le choix du matériau dépend de la méthode d'installation - canal ou sans canal. Dans le premier cas, des plateaux en béton sont placés au fond d'une tranchée ouverte pour le placement. Les gouttières résultantes sont fermées avec des couvertures en béton, après quoi le canal est rempli de terre précédemment enlevée.
La pose sans canal est utilisée lorsque le creusement d'une conduite de chauffage n'est pas possible.
Cela nécessite un équipement d'ingénierie spécial. Le calcul du volume d'isolation thermique des canalisations dans les calculateurs en ligne est un outil assez précis qui vous permet de calculer la quantité de matériaux sans jouer avec des formules complexes. Les taux de consommation de matériaux sont indiqués dans le SNiP correspondant.
Publié le: 29 décembre 2017
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- Date: 15-04-2015Commentaires: Évaluation: 26
Un calcul correctement effectué de l'isolation thermique du pipeline peut augmenter considérablement la durée de vie des tuyaux et réduire leur perte de chaleur
Cependant, afin de ne pas se tromper dans les calculs, il est important de prendre en compte même des nuances mineures.
L'isolation thermique des canalisations empêche la formation de condensat, réduit les échanges thermiques entre les canalisations et l'environnement et assure le fonctionnement des communications.
Aperçu
Le calcul de l'isolation thermique est l'une des tâches de conception les plus longues. Les exigences modernes en matière de calendrier et d'exécution des projets rendent le calcul manuel de l'isolation pour les grands projets presque impossible! Même l'utilisation d'albums de conception standard ne permet pas de fournir pleinement l'efficacité de travail requise.
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Le programme est recommandé pour une utilisation dans les bureaux de conception et les départements de conception et de reconstruction de pipelines et de réseaux de chauffage principaux et technologiques, d'équipements de raffinage du pétrole, de produits chimiques, pétrochimiques, de gaz, de pétrole, d'énergie thermique et d'autres pipelines et équipements.
Options d'isolation des pipelines
Enfin, nous examinerons trois méthodes efficaces pour l'isolation thermique des canalisations.
Peut-être que certains d'entre eux vous plairont:
- Isolation thermique à l'aide d'un câble chauffant.En plus des méthodes d'isolement traditionnelles, il existe également une telle méthode alternative. L'utilisation du câble est très pratique et productive, étant donné qu'il ne faut que six mois pour protéger le pipeline du gel. Dans le cas des tuyaux de chauffage avec un câble, il y a une économie significative d'efforts et d'argent qui devrait être dépensée pour les travaux de terrassement, les matériaux d'isolation et d'autres points. Le mode d'emploi permet de placer le câble à la fois à l'extérieur et à l'intérieur des tuyaux.
Isolation thermique supplémentaire avec câble chauffant
- Réchauffement à l'air. L'erreur des systèmes d'isolation thermique modernes est la suivante: il n'est souvent pas pris en compte que le gel du sol se produit selon le principe «de haut en bas». Le flux de chaleur émanant des profondeurs de la terre a tendance à rencontrer le processus de congélation. Mais comme l'isolation est réalisée de tous les côtés du pipeline, il s'avère que je l'isole également de la chaleur montante. Par conséquent, il est plus rationnel de monter un appareil de chauffage sous la forme d'un parapluie sur les tuyaux. Dans ce cas, l'entrefer sera une sorte d'accumulateur de chaleur.
- "Un tuyau dans un tuyau". Ici, plus de tuyaux sont posés dans des tuyaux en polypropylène. Quels sont les avantages de cette méthode? Tout d'abord, les avantages incluent le fait que le pipeline peut être réchauffé dans tous les cas. De plus, le chauffage est possible avec un dispositif d'aspiration d'air chaud. Et dans les situations d'urgence, vous pouvez étirer rapidement le tuyau d'urgence, évitant ainsi tous les moments négatifs.
Isolation tuyau-dans-tuyau
Calcul du volume d'isolation des tuyaux et pose du matériau
- Types de matériaux isolants Pose de l'isolation Calcul des matériaux isolants pour les canalisations Élimination des défauts d'isolation
L'isolation des canalisations est nécessaire afin de réduire considérablement les pertes de chaleur.
Tout d'abord, vous devez calculer le volume d'isolation du pipeline. Cela permettra non seulement d'optimiser les coûts, mais également d'assurer une exécution compétente des travaux, en maintenant les tuyaux en bon état. Un matériau correctement sélectionné empêche la corrosion et améliore l'isolation thermique.
Schéma d'isolation des tuyaux.
Aujourd'hui, différents types de revêtements peuvent être utilisés pour protéger les pistes. Mais il est nécessaire de prendre en compte exactement comment et où les communications auront lieu.
Pour les conduites d'eau, vous pouvez utiliser deux types de protection à la fois: revêtement interne et externe. Il est recommandé d'utiliser de la laine minérale ou de la laine de verre pour les voies de chauffage et du PPU pour les voies industrielles. Les calculs sont effectués par différentes méthodes, tout dépend du type de couverture sélectionné.
Caractéristiques de la pose de réseau et méthodologie de calcul normative
Effectuer des calculs pour déterminer l'épaisseur de la couche d'isolation thermique des surfaces cylindriques est un processus plutôt laborieux et complexe
Si vous n'êtes pas prêt à le confier à des spécialistes, vous devez faire le plein d'attention et de patience pour obtenir le bon résultat. Le moyen le plus courant de calculer l'isolation des tuyaux est de le calculer à l'aide d'indicateurs de perte de chaleur normalisés.
Le fait est que SNiPom a établi les valeurs de perte de chaleur par des canalisations de différents diamètres et avec différentes méthodes de pose:
Schéma d'isolation des tuyaux.
- de manière ouverte sur la rue;
- ouvert dans une pièce ou un tunnel;
- méthode sans canal;
- dans des canaux infranchissables.
L'essence du calcul réside dans le choix du matériau isolant thermique et de son épaisseur de manière à ce que la valeur des pertes de chaleur ne dépasse pas les valeurs prescrites dans SNiP. La méthodologie de calcul est également régie par des documents réglementaires, à savoir, par le Code des règles pertinent. Ce dernier propose une méthodologie légèrement plus simplifiée que la plupart des ouvrages de référence techniques existants. Les simplifications sont contenues dans les points suivants:
Les pertes de chaleur lors du chauffage des parois du tuyau par le fluide transporté dans celle-ci sont négligeables par rapport aux pertes qui sont perdues dans la couche d'isolation externe. Pour cette raison, ils peuvent être ignorés. La grande majorité de toutes les tuyauteries de processus et de réseau est en acier, sa résistance au transfert de chaleur est extrêmement faible. Surtout par rapport au même indicateur d'isolation
Par conséquent, il est recommandé de ne pas prendre en compte la résistance au transfert de chaleur de la paroi métallique du tuyau.
Caractéristiques du processus
Qu'est-ce qui détermine l'épaisseur de l'isolation thermique des canalisations? Quels facteurs doivent être pris en compte dans les calculs?
Caractéristiques du réseau
Pourquoi l'isolation thermique des conduites de process diffère-t-elle? Tout d'abord, ce processus dépend de l'emplacement et des données du système lui-même.
Il existe les façons suivantes de tracer des itinéraires:
- installation extérieure - dans la rue;
- dans la chambre;
- par la technologie sans canal;
- à travers le tunnel;
- dans des canaux infranchissables.
Selon les normes SNiP, pour chacune des options d'installation, différents indicateurs de pertes de chaleur admissibles sont fournis. Beaucoup de gens pensent qu'un calculateur d'isolation de pipeline basé sur de telles données d'entrée est l'outil le plus pratique et le plus correct. Bien entendu, d'autres paramètres sont pris en compte, dont vous apprendrez plus tard.
La règle principale de la technique est que la quantité de perte de chaleur de l'itinéraire en cours de pose ne doit pas dépasser le niveau prescrit par SNiP.
Il existe également une méthodologie alternative (selon les propriétaires novices - une méthode plus simple), basée sur les normes énoncées dans des documents appelés Code de règles. Ce guide est considéré comme le plus accessible pour la compréhension et, par conséquent, comme une «bouée de sauvetage» pour les débutants dans le domaine du traçage. Quelles sont les simplifications?
- Il est permis de ne pas prendre en compte l'opposition des parois métalliques des éléments au processus de transfert de chaleur. La raison d'un tel assouplissement est la suivante: presque toutes les canalisations du réseau et technologiques sont en acier, ce qui se distingue par une résistance extrêmement faible au transfert de chaleur.
- Si nous comparons les pertes de chaleur dans la couche de matériau isolant thermique et à l'intérieur de la structure elle-même (en raison du transfert de chaleur du contenu du système aux murs), ces derniers sont si rares qu'ils peuvent être ignorés lors du calcul. l'installation d'isolation thermique des canalisations.
Ce n'est qu'après avoir effectué des calculs détaillés qu'il deviendra clair quels matériaux pour l'isolation thermique des pipelines vous devez acheter, quelle épaisseur de cette matière première est applicable pour une option particulière, comment tout doit se passer.
Cela vaut la peine de faire attention! Négliger les calculs, qui visent apparemment à gagner du temps et de l'argent, peut vous conduire au résultat opposé. Par exemple, le choix de l'épaisseur du matériau par la méthode «à l'oeil» entraînera des dépenses injustifiées si l'indicateur dépasse les normes établies.
Avant d'installer le système, vous devez tout calculer en détail: de quel type d'isolation vous avez besoin, quelle est son épaisseur applicable pour couvrir une structure particulière
Facteurs qui influencent
De quels points dépend le choix de l'épaisseur du matériau et du type d'isolation des canalisations?
N'oubliez pas la liste de ces facteurs importants:
- température du contenu du système;
- type et caractéristiques de l'isolation;
- les changements de température à l'extérieur du réseau - dans l'environnement entourant la piste;
- la limite de la charge mécanique sur la structure;
- la tendance du matériau d'isolation thermique à la déformation;
- dans le cas d'un placement souterrain du système, la charge du sol.
Ceci est important à savoir! Pour les itinéraires dont la température du contenu ne dépasse pas 12 degrés, l'isolation thermique des canalisations avec de la laine minérale est insuffisante. Dans de tels cas, un matériau revêtu d'une feuille doit également être utilisé, qui répond avec succès à la mission du pare-vapeur.
Schéma d'isolation thermique
Calcul thermique du réseau de chaleur
Pour le calcul thermique, nous accepterons les données suivantes:
· Température de l'eau dans la canalisation d'alimentation 85 ° C;
· Température de l'eau dans la conduite de retour 65 ° C;
· La température moyenne de l'air pour la période de chauffage de la République de Moldavie est de +0,6 oC;
Calculons les pertes des pipelines non isolés. Une détermination approximative des pertes de chaleur pour 1 m d'une canalisation non isolée, en fonction de la différence de température entre la paroi de la canalisation et l'air ambiant, peut être effectuée selon le nomogramme. La valeur de perte de chaleur déterminée à partir du nomogramme est multipliée par les facteurs de correction:
Où: une
- un facteur de correction qui tient compte de la différence de température,
mais
=0,91;
b
- correction pour rayonnement, pour
ré
= 45 mm et
ré
= 76 mm
b
= 1,07, et pour
ré
= 133 mm
b
=1,08;
l
- longueur du pipeline, m.
Pertes thermiques de 1 m de canalisation non isolée, déterminées à partir du nomogramme:
pour ré
= 133 mm
Qnom
= 500 W / m; pour
ré
= 76 mm
Qnom
= 350 W / m; pour
ré
= 45 mm
Qnom
= 250 W / m.
Étant donné que la perte de chaleur sera à la fois sur les canalisations d'alimentation et de retour, la perte de chaleur doit être multipliée par 2:
kW.
Perte de chaleur des supports de suspension, etc. 10% sont ajoutés à la perte de chaleur du pipeline non isolé lui-même.
kW.
Les valeurs standard des déperditions thermiques annuelles moyennes d'un réseau de chaleur lors de la pose hors sol sont déterminées par les formules suivantes:
où :, - pertes de chaleur annuelles moyennes standard, respectivement, des canalisations d'alimentation et de retour des sections de pose hors-sol, W;
, - valeurs standard des pertes de chaleur spécifiques des réseaux de chauffage à eau à deux tuyaux, respectivement, des canalisations d'alimentation et de retour pour chaque diamètre de canalisations pour pose hors sol, W / m, déterminées par;
l
- longueur d'une section d'un réseau de chaleur, caractérisée par le même diamètre de canalisations et le même type de pose, m;
- coefficient des déperditions thermiques locales, prenant en compte les déperditions thermiques des ferrures, supports et compensateurs. La valeur du coefficient selon est prise pour une installation hors sol de 1,25.
Le calcul de la perte de chaleur des conduites d'eau isolées est résumé dans le tableau 3.4.
Tableau 3.4 - Calcul de la perte de chaleur des conduites d'eau isolées
| dн, mm | , W / m | , W / m | l, m | , W | , W |
| 133 | 59 | 49 | 92 | 6,79 | 5,64 |
| 76 | 41 | 32 | 326 | 16,71 | 13,04 |
| 49 | 32 | 23 | 101 | 4,04 | 2,9 |
La déperdition thermique annuelle moyenne d'un réseau de chaleur isolé sera de 49,12 kW / an.
Pour évaluer l'efficacité d'une structure isolante, un indicateur appelé rapport d'efficacité de l'isolation est souvent utilisé:
Où Qr
, Qet
- pertes de chaleur des tuyaux non isolés et isolés, W.
Rapport d'efficacité d'isolation:
Isolation thermique des canalisations pour assurer la température de surface requise
La poursuite de ces objectifs est généralement associée au fait que les exigences de sécurité prescrivent la nécessité de réduire la production de chaleur dans la pièce pour protéger le personnel d'exploitation contre les brûlures, et les pertes de chaleur dans l'entreprise ne sont pas réglementées. Selon la loi, conformément aux normes et exigences de SNiP, à une température du liquide de refroidissement inférieure à 100 ° C dans la pièce, la température à la surface de l'isolation du tuyau ne doit pas dépasser 35 °. À une température du liquide de refroidissement supérieure à 100 ° C, la température de surface ne doit pas dépasser 45 °. À l'air libre, la barre de température augmente, mais reste limitée à 55 ° C lors de l'utilisation d'un revêtement de protection métallique et à 60 ° lors de l'utilisation d'autres types de revêtements isolants pour tuyaux.
Schéma d'isolation thermique des canalisations pour assurer la température de surface requise.
Lors du choix d'un revêtement de protection pour l'isolation thermique des tuyaux situés dans une pièce, il est nécessaire de prendre en compte les propriétés de rayonnement de sa surface. Ainsi, pour réduire l'épaisseur de la couche d'isolation thermique des canalisations, un revêtement de protection non métallique à haute émissivité doit être utilisé, car dans les mêmes conditions de calcul, l'épaisseur du revêtement non métallique de l'isolation thermique des tuyaux sera être significativement plus faible qu'avec un revêtement métallique.Les dimensions de la couche isolante, déterminées par le calcul pour une température donnée sur sa surface, dépendront de facteurs tels que:
- température ambiante;
- emplacement de la structure (peut être à l'intérieur ou à l'extérieur);
- diamètre extérieur du tuyau;
- la température du liquide de refroidissement lui-même;
- coefficient de transfert de chaleur de la surface de l'isolation thermique du pipeline à l'air ambiant.
La méthode de calcul d'une structure d'isolation thermique monocouche
La formule de base pour le calcul de l'isolation thermique des canalisations montre la relation entre l'ampleur du flux thermique du tuyau de service, recouvert d'une couche d'isolation, et son épaisseur. La formule est appliquée si le diamètre du tuyau est inférieur à 2 m:
La formule de calcul de l'isolation thermique des tuyaux.
ln B = 2πλ [K (tt - to) / qL - Rn]
Dans cette formule:
- λ - coefficient de conductivité thermique de l'isolant, W / (m ⁰C);
- K - coefficient adimensionnel des pertes de chaleur supplémentaires par les fixations ou les supports, certaines valeurs K peuvent être tirées du tableau 1;
- tт - température en degrés du fluide ou caloporteur transporté;
- to - température de l'air extérieur, ⁰C;
- qL est le flux thermique, W / m2;
- Rн - résistance au transfert de chaleur sur la surface extérieure de l'isolant, (m2 ⁰C) / W.
Tableau 1
| Conditions de pose des tuyaux | La valeur du coefficient K |
| Les canalisations en acier sont ouvertes le long de la rue, à travers des canaux, des tunnels, ouvertes à l'intérieur sur des supports coulissants d'un diamètre nominal allant jusqu'à 150 mm. | 1.2 |
| Les canalisations en acier sont ouvertes le long de la rue, à travers des canaux, des tunnels, ouvertes à l'intérieur sur des supports coulissants d'un diamètre nominal de 150 mm et plus. | 1.15 |
| Les pipelines en acier sont ouverts le long de la rue, le long des canaux, des tunnels, ouverts à l'intérieur sur des supports suspendus. | 1.05 |
| Tuyauterie non métallique posée sur des supports suspendus ou coulissants. | 1.7 |
| Mode de pose sans canal. | 1.15 |
La valeur de la conductivité thermique λ de l'isolant est une référence, en fonction du matériau d'isolation thermique choisi. Il est recommandé de prendre la température du fluide transporté tt comme température moyenne tout au long de l'année et de l'air extérieur comme température annuelle moyenne. Si la canalisation isolée passe dans la pièce, la température ambiante est fixée par la mission de conception technique et, en son absence, elle est prise égale à + 20 ° C. L'indicateur de résistance au transfert de chaleur à la surface d'une structure calorifuge Rн pour les conditions d'installation à l'extérieur peut être tiré du tableau 2.
Tableau 2
| Rн, (m2 ⁰C) / W | DN32 | DN40 | DN50 | DN100 | DN125 | DN150 | DN200 | DN250 | DN300 | DN350 | DN400 | DN500 | DN600 | DN700 |
| tт = 100 ⁰C | 0.12 | 0.10 | 0.09 | 0.07 | 0.05 | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.017 | 0.015 |
| tт = 300 ⁰C | 0.09 | 0.07 | 0.06 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.015 | 0.013 |
| tт = 500 ⁰C | 0.07 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.016 | 0.014 | 0.012 |
Remarque: la valeur de Rn aux valeurs intermédiaires de la température du liquide de refroidissement est calculée par interpolation. Si l'indicateur de température est inférieur à 100 ⁰C, la valeur Rn est prise comme pour 100 ⁰C.
L'indicateur B doit être calculé séparément:
Tableau de perte de chaleur pour différentes épaisseurs de tube et isolation thermique.
B = (dde + 2δ) / dtr, ici:
- diz - diamètre extérieur de la structure calorifuge, m;
- dtr - diamètre extérieur du tuyau protégé, m;
- δ est l'épaisseur de la structure calorifuge, m.
Le calcul de l'épaisseur d'isolation des canalisations commence par la détermination de l'indicateur ln B, en remplaçant les valeurs des diamètres extérieurs du tuyau et de la structure d'isolation thermique, ainsi que l'épaisseur de la couche, dans la formule, après quoi le paramètre ln B se trouve à partir du tableau des logarithmes naturels, il est remplacé dans la formule de base avec l'indicateur du flux de chaleur normalisé qL et calcule. C'est-à-dire que l'épaisseur de l'isolation du pipeline doit être telle que les côtés droit et gauche de l'équation deviennent identiques. Cette valeur d'épaisseur doit être prise pour un développement ultérieur.
La méthode de calcul considérée appliquée aux canalisations d'un diamètre inférieur à 2 m Pour les canalisations de plus grand diamètre, le calcul de l'isolation est un peu plus simple et s'effectue à la fois pour une surface plane et selon une formule différente:
δ = [K (tt - à) / qF - Rn]
Dans cette formule:
- δ est l'épaisseur de la structure d'isolation thermique, m;
- qF est la valeur du flux thermique normalisé, W / m2;
- autres paramètres - comme dans la formule de calcul pour une surface cylindrique.
Calcul de l'isolation thermique de l'écran des canalisations des systèmes d'alimentation en chaleur
(I.G. Belyakov, A.Yu. Vytchikov, L.D. Evseev)
Dans les systèmes de fourniture de chaleur, la mousse de polyuréthane est largement utilisée pour l'isolation des canalisations en tant que chauffage, qui a une faible valeur du coefficient de conductivité thermique. La température de fonctionnement maximale pour diverses marques de mousse de polyuréthane est comprise entre 80 et 200 ° C, il devient donc nécessaire de la protéger de la surchauffe en appliquant une feuille d'aluminium sur la surface intérieure de la coque.
Un espace d'air est créé entre la coque et la canalisation, dont la taille affecte considérablement la différence de température entre la surface extérieure de la canalisation et la mousse de polyuréthane. Une schématisation du processus de transfert de chaleur dans une canalisation isolée est illustrée à la figure 1.
Fig. 1. Transfert de chaleur dans une canalisation isolée
Le calcul de l'épaisseur de la couche d'isolation thermique a été réalisé pour des canalisations situées à l'air libre avec une température du liquide de refroidissement de 100 à 150 ° C.
La formulation mathématique du problème considéré prendra la forme suivante:
Où:
q1 - la densité du flux thermique traversant la structure, W / m; t - température du liquide de refroidissement, ° C; t0 - température ambiante, prise égale à la température moyenne de la période de chauffage (t0 = -5,2 ° C, Samara); mourir - diamètre nominal de la canalisation, m; dн - diamètre extérieur du pipeline, m; dfrom1, dfrom2 - diamètre intérieur et extérieur d'une coque en mousse de polyuréthane, m; - coefficient de transfert thermique depuis la surface extérieure de l'isolation, pris égal à 29 W / (m2 ° C) conformément à l'appendice 9, SNiP 2.04.14-88 «Isolation thermique des équipements de canalisation». M., 1999; λ, λ sur 1, λ sur 2 - coefficient de conductivité thermique du matériau du pipeline, de l'entrefer et de la mousse de polyuréthane, respectivement, W / (m ° C). Le coefficient de conductivité thermique de l'entrefer est déterminé en tenant compte de la convection et du transfert de chaleur par rayonnement:
Où: λm - valeur du coefficient de conductivité thermique de l'air, W / (m ° C); - coefficient de convection, tenant compte de l'effet de la convection naturelle> = 1 - coefficient de transfert thermique par rayonnement, W / (m2 ° C); - épaisseur de l'entrefer, m;
Pour trouver le coefficient de convection, il est recommandé d'utiliser l'équation de critère obtenue par M.A. Mikheev à 103
Dans l'équation ci-dessus, l'épaisseur de la couche intermédiaire doit être considérée comme la taille de définition, et la température moyenne de l'air doit être considérée comme la température de définition.
Où: g - accélération de la gravité, m2 / s; - coefficient de viscosité cinématique de l'air, m2 / s;
- coefficient de dilatation volumétrique de l'air, 1 / ° K;
- température moyenne de l'air dans l'intercalaire, ° C;
- la différence entre les températures des surfaces des couches, ° C; Pr - Critère de Prandtl.
où: - émissivité réduite pour un système de plaques parallèles ayant des degrés d'émissivité
- l'émissivité d'un corps noir absolu;
- températures des surfaces des plaques, ° K;
Fig. 2. Dépendance de la différence de température delta t à la taille de l'entrefer
La figure 2 montre la dépendance de la différence de température entre la surface extérieure de la canalisation et la surface intérieure du delta de coque t sur la taille de l'entrefer à du = 0,82 m.
L'épaisseur de la couche d'isolation thermique en mousse de polyuréthane PPU-110 est de 16 mm.
