Формулы расчета теплопотерь изолированных трубопроводов

Содержание:

Методика расчета для однотрубных сетей
Методика расчета тепловых потерь для двухтрубных тепловых сетей
Итоговые рекомендации при расчете теплопотерь

Основной нормативной базой расчетов тепловых потерь предварительно изолированных трубопроводов Изопрофлекс и Касафлекс выступают СНиП 41-03-2003 и СП 41-103-2000, которые предоставляют все исходные данные и методику расчетов. Данные документы позволяют грамотно определить толщину тепловой изоляции и рассчитать все возможные теплопотери при практической эксплуатации трубопроводов на основе труб Изопрофлекс и Касафлекс.

Методика расчета для однотрубных сетей

За базу расчетов принимается допустимая величина тепловых потерь, которая устанавливается СНиП 41-03-2003. Текущие теплопотери для конкретного трубопровода q (Вт/м) определяются по формуле:

расчет тепловых потерь трубопроводов

В числителе приведена разность между температурами внутри и снаружи трубопровода в °С -температурный напор. В знаменателе указана сумма термических сопротивлений слоев теплопровода Rc1, Rиз и Rc2, теплоотдача от слоя теплоносителя к внутренней поверхности трубы — Rвн и теплоотдача в окружающее пространство от наружной поверхности трубы Rн в м-град/Вт.

В приведенной выше формуле выделим линейный коэффициент теплопередачи - К.

линейный коэффицент теплоотдачи

Формула расчета теплопотерь трубопровода

С учетом этого коэффициента приведенная выше формула будет выглядеть так:

формула расчета теплопотерь

Для определения линейного коэффициента теплопередачи К [Вт/м/°С], многослойной теплоизоляции используют Таблице №1, которая предоставлена производителем труб Изопрофлекс и Касафлекс.

Таблица №1 Значения коэффициента дополнительных потерь К

Способ прокладки трубопроводов	Коэффициент К
На открытом воздухе, в непроходных каналах, тоннелях и помещениях: для стальных трубопроводов на подвижных опорах, условным проходом, мм:
до 150	1,2
150 и более	1,15
на подвесных опорах	1,05
для неметаллических трубопроводов на подвижных и подвесных опорах	1,7
Бесканальная	1,15

При расчетах температурного напора (tв — tн) необходимо соблюдать процедуру СНиП 41-03-2003. В этом документе приведены особенности определения расчетной температуры окружающей среды, которые учитывают следующие факторы:

Глубина залегания трубопровода Изопрофлекс или Касафлекс;
Режим работы — круглогодичный или сезонный;
Виды инженерных систем — отопления или водоснабжение.

За расчетную температуру водяных тепловых сетей принимают +65°С для подающей трубы и +50°С - для обратной. В Таблице №2 приведены рассчитанные по вышеуказанной методике тепловые потери в регионе Москвы и Московской области.

Таблица №2 Значения коэффициента теплоотдачи Вт/м/°С

	В закрытом помещении
Изолированный объект	Покрытия с малым коэффициентом излучения*	Покрытия с высоким коэффициентом излучения**	На открытом воздухе при скорости ветра***, м/с
			5	10	15
Горизонтальные трубопроводы	7	10	20	26	35
Вертикальные трубопроводы, оборудование, плоская стенка	8	12	26	35	52
_____________ * К ним относятся кожухи из оцинкованной стали, листов алюминиевых сплавов и алюминия с оксидной пленкой.
** К ним относятся штукатурки, асбестоцементные покрытия, стеклопластики, различные окраски (кроме краски с алюминиевой пудрой).
*** При отсутствии сведений о скорости ветра принимают значения, соответствующие скорости 10 м/с.

Полученные данные необходимо сравнивать с допустимыми тепловыми потерями по СНиП 41-03-2003.

Методика расчета тепловых потерь для двухтрубных тепловых сетей

Нормативы плотности теплопотока для двухтрубных сетей отопления и водоснабжения приведены в таблицах 8, 9, 11 и 12 СНиП 41-03-2003. Таблицы 8 и 9 используются для подземной канальной прокладки, а таблицы 11 и 12 — для бесканальной. Таблицы 8 и 11 применяются при расчетах сетей с продолжительностью работы более 5000 часов в год, а таблицы 9 и 12 — менее 5000 часов в год.

Таблица 8

Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной канальной прокладке и продолжительности работы в год более 5000 ч.

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
25	19	24	28
32	21	26	30
40	22	28	32
50	25	30	35
65	29	35	40
80	31	37	43
100	34	40	46
125	39	46	52
150	42	50	57
200	52	61	70
250	60	71	80
300	67	79	90
350	75	88	99
400	81	96	108
450	89	104	117
500	96	113	127
600	111	129	145
700	123	144	160
800	137	160	177
900	151	176	197
1000	166	192	212
1200	195	225	250
1400	221	256	283
Примечания: 1 Расчетные среднегодовые температуры воды в водяных тепловых сетях 65/50, 90/50 и 110/50 °С соответствуют температурным графикам 95-70, 150-70 и 180-70 °С. 2 Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией.

Таблица 9

Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной канальной прокладке и продолжительности работы в год 5000 ч и менее.

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
25	21	26	31
32	24	29	33
40	25	31	35
50	29	34	39
65	32	39	45
80	35	42	48
100	39	47	53
125	44	53	60
150	49	59	66
200	60	71	81
250	71	83	94
300	81	94	105
350	89	105	118
400	98	115	128
450	107	125	140
500	118	137	152
600	134	156	174
700	151	175	194
800	168	195	216
900	186	216	239
1000	203	234	261
1200	239	277	305
1400	273	316	349
Примечание - См. примечания к таблице 8.

Таблица 11

Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной бесканальной прокладке и продолжительности работы в год более 5000 ч.

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
25	27	32	36
32	29	35	39
40	31	37	42
50	35	41	47
65	41	49	54
80	45	22	59
100	49	58	66
125	56	66	73
150	63	73	82
200	77	93	100
250	92	106	117
300	105	121	133
350	118	135	148
400	130	148	163
450	142	162	177
500	156	176	194
600	179	205	223
700	201	229	149
800	226	257	179
900	250	284	308
1000	275	312	338
1200	326	368	398
1400	376	425	461
Примечание - См. примечания к таблице 8.

Таблица 12

Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной бесканальной прокладке и продолжительности работы в год более 5000 ч и менее.

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
25	30	35	40
32	32	38	43
40	35	41	47
50	40	47	53
65	46	55	60
80	51	60	66
100	57	67	74
125	65	76	34
150	74	86	94
200	93	107	117
250	110	125	138
300	126	144	157
350	140	162	177
400	156	177	194
450	172	196	213
500	189	214	232
600	219	249	269
700	147	290	302
800	278	312	341
900	310	349	380
1000	341	391	414
1200	401	454	491
1400	467	523	567
Примечание - См. примечания к таблице 8.

Еще одним фактором расчетов является переменная температура сетевой воды при температурных графиках 95-70°С. В этих случаях при расчетах используют следующие величины: прямой трубопровод - 65°С, обратный трубопровод - 50°С.

Расчетные тепловые потери для двухтрубной системы q (Вт/м) вычисляют по выше приведенной формуле, с добавкой итогового коэффициента 1,77. Данный коэффициент учитывает взаимодействие двух труб одинакового проходного сечения. То есть полученную по методике однотрубных систем величину тепловых потерь q необходимо умножить на коэффициент 1,77. Полученная величина дает искомый результат для двухтрубных систем.

Итоговые данные сравнения теплопотерь и нормативов плотности теплового потока для двухтрубных водяных сетей при различных эксплуатационных режимах и методах прокладки приведены в Таблице №3.

Таблица №3

Нормы плотности теплового потока оборудования и трубопроводов с положительными температурами при расположении на открытом воздухе и числе часов работы 5000 и менее.

Условный проход трубопровода, мм	Температура теплоносителя, ºС
	20	50	100	150	200		250	300		350	400	450	500	550	600
	Плотность теплового потока, Вт/м
15	4	10	18	28		38	49	61		74	87	102	117	133	150
20	5	11	21	31		42	54	67		81	96	112	128	146	164
25	5	12	23	34		46	59	73		88	104	120	138	157	176
40	6	14	26	39		52	67	82		99	116	135	154	174	196
50	7	16	29	43		57	73	90		107	126	146	167	189	212
65	8	18	33	48		65	82	100		120	141	162	185	209	234
80	9	20	36	52		69	88	107		128	150	172	197	222	248
100	10	22	39	57		76	96	116		139	162	187	212	239	267
125	12	25	44	63		84	113	137		162	189	216	245	276	307
150	13	27	48	70		92	123	149		176	205	235	266	298	332
200	16	34	59	83		109	146	176		207	240	274	310	347	385
250	19	39	67	95		124	166	199		234	270	307	346	387	429
300	22	44	76	106		138	184	220		258	297	338	380	424	469
350	27	54	92	128		164	202	241		282	324	368	413	460	508
400	30	60	100	139		178	219	260		304	349	395	443	493	544
450	33	65	109	150		192	235	280		326	373	422	473	526	580
500	36	71	118	162		207	253	300		349	399	451	505	561	618
600	42	82	135	185		235	285	338		391	447	504	563	624	686
700	47	91	150	204		259	314	371		429	489	551	614	679	746
800	53	102	166	226		286	346	407		470	535	602	670	740	812
900	59	112	183	248		312	377	443		511	581	652	725	800	877
1000	64	123	199	269		339	408	479		552	626	702	780	860	941
1400	87	165	264	355		444	532	621		712	804	898	995	1092	1193
Более 1400 и плоские поверхности	Плотность теплового потока, Вт/м²
Более 1400 и плоские поверхности	19	35	54	70		85	99	112	125		141	158	174	191	205
Примечание - Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией.

Итоговые рекомендации при расчете теплопотерь

При бесканальной прокладке на глубинах более 0,7 метра можно использовать все трубы Изопрофлекс и Касафлекс с обычной (нормальной) и усиленной теплоизоляцией;
Использование всех видов изоляции при бесканальной прокладке на глубинах менее 0,7 метра допустимо для сетей горячего водоснабжения с высокой среднегодовой температурой — более +4,1°С;
Для бесканального метода прокладки с глубиной залегания трубопроводов менее 0,7 метров могут использоваться трубы Изопрофлекс и Касафлекс только с усиленной изоляцией;
При других способах прокладки необходимо в каждом конкретном случае учитывать нормативы плотности теплового потока.