1. Рассмотрены и сформулированы критерии выбора вида и толщины изоляции трубопроводов квартальной городской тепловой сети на участке от теплового пункта до потребителей тепла. Если вид теплоизоляции в количественном отношении определяется величиной требуемого коэффициента теплопроводности изоляции и критическим диаметром, то толщина её – минимумом экономических затрат на тепло.
Отмечено, что кроме установленных количественных критериев существует ряд качественных, к которым в первую очередь относятся огнестойкость (негорючесть), гидрофобность, экологическая безопасность и технологичность изоляции, то есть возможность создавать удобные для монтажа и прочные конструкции.
2. В аналитической форме изложено требование к коэффициенту тепло-проводности теплоизоляции для обеспечения нормированной в СНиП линейной плотности теплового потока qН, Вт/м:
?из ? [qН / 2?(?ср – tо)]ln(2?из / dH + 1), Вт/(м*град.),
где (?ср – tо) – разность температур потока в трубе ?ср и в окружающей среде tо , 0С, ; dH - наружный диаметр трубы, м; ?из - толщина изоляции, м.
3. Составлено уравнение зависимости годовой суммарной стоимости удельных затрат на тепло от толщины слоя теплоизоляции. Определено условие минимума стоимости и, способом приближённого представления логарифмической функции в этом уравнении в форме параболы, получено аналитическое решение для определения оптимальной толщины теплоизоляции:
?из. опт. = dн/2[1 – [1 – 9,32(Ст /Сиз) ? z qН /dн ]0,5],
где ? – коэффициент (1,15 – 1,20), z – время эксплуатации участка сети в течение года, Ст и Сиз, соответственно, удельная стоимость тепла и изоляции.
4. Совместным решением вышеприведенных уравнений получена
новая формула для определения коэффициента теплопроводности теплоизоляции, обеспечивающей не только нормированную линейную плотность теплового потока на данном участке тепловой сети, но и наименьшие затраты на тепло:
?из. опт. ? [qН / 2?(?ср – tо)] ln[2 - [1 –k]0,5 ],
где
k = 9,32(Ст /Сиз) ? z qН /dн.
Ориентируясь на ситуацию, когда с высокой долей вероятности k ? 1, получим новый критерий для выбора изоляции участка тепловой сети, а именно: коэффициент её теплопроводности должен удовлетворять неравенству
?из. опт. ? 0,11 qН / (?ср – tо).
5. Для участка городской квартальной тепловой сети с трубопроводами наружным диаметром 0,273 и 0,219 м по вышеприведенным критериям выбрана наиболее эффективная теплоизоляция – на основе минеральной ваты и в форме полуцилиндров или матов толщиной в обоих случаях 0,1м.
6. Экономическими расчётами и построением графических зависимостей суммарных затрат на тепло от толщины изоляции (для обоих диаметров трубопроводов) подтверждена целесообразность применения выбранной теплоизоляции и её размеров.
7. Расчёт тепловой эффективности выбранной тепловой изоляции на подающих трубопроводах показал её значение, %: для трубы наружным диаметром 0,273 м – 93,2, диметром 0,219 м – 92,4. Для обратного трубопровода эффективность составила, %, соответственно, 84,4 и 82,5.
8. Выполнен информационный обзор современных видов изоляции трубопроводов, их основных характеристик и особенностей, а также требований к монтажу и эксплуатации теплоизоляции.
9. Анализом установлено, что имеющиеся в некоторых случаях мнения об экологической опасности минерал ватной теплоизоляции не имеют под собой оснований, особенно, если такую изоляцию применять в форме конструкций (уменьшение пыления).
10. Приведены, на основании нормативных документов, требования к охране труда тепло изолировщиков при монтаже теплоизоляции, нанесении на трубы антикоррозионных покрытий и пожаро - и электро безопасности.
11. Научная новизна результатов работы заключаются в том, что впервые поставлена и решена задача определения коэффициента теплопроводности изоляции, обеспечивающей нормируемую плотность теплового потока и, одновременно, минимум суммарных затрат на создание тепла (см. здесь, п. 4 – новая формула определения коэффициента теплопроводности проектируемой изоляции).
12. Практическая значимость работы состоит в том, что полученная новая формула позволяет не только быстро выбрать при проектировании требуемый тип теплоизоляции трубопровода, но и провести анализ влияния основных экономических факторов создания изоляции и условий эксплуатации участка сети на качество изоляции. Так, можно выявить, в связи с иногда высокими темпами роста цен на тепло, момент пересмотра норматива линейной плотности теплового потока в СНиП.
70 страниц
84% уникальность
2014 год
84 просмотров
