• Текст документа
  • Статус
Действующий


СП 41-103-2000  


Группа Ж24

     
     
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

     
     
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ

     
Designing of thermal insulation of equipment and pipe lines


ОКС 91.140.10
ОКСТУ 49 2000
     
     

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 РАЗРАБОТАН ГУП НИИмосстрой при участии Государственного предприятия - Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве (ГП ЦНС) и группы специалистов
     

2 ОДОБРЕН И РЕКОМЕНДОВАН к применению в качестве нормативного документа Системы нормативных документов в строительстве постановлением Госстроя России от 16.08.2000 г. N 81
     
     ОДОБРЕН для применения в странах СНГ протоколом N 16 от 02.12.99 г. Межгосударственной научно-технической комиссии по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС)
     
     

ВВЕДЕНИЕ


     Настоящий Свод правил содержит указания по проектированию тепловой изоляции наружной поверхности оборудования и трубопроводов, выполнение которых обеспечит соблюдение обязательных требований к теплозащите тепловых сетей, технологических трубопроводов при строительстве, капитальном ремонте и эксплуатации теплоизоляционной конструкции, установленных действующим СНиП 2.04.14-88* "Тепловая изоляция оборудования трубопроводов".
     
     Решение вопроса о применении данного документа при проектировании и строительстве конкретных зданий и сооружений относится к компетенции проектной или строительной организации. В случае если принято решение о применении настоящего документа, все установленные в нем правила являются обязательными. Частичное использование требований и правил, приведенных в настоящем документе, не допускается.
     
     В данный Свод правил включены методы расчета тепловой изоляции оборудования, технологических трубопроводов и трубопроводов надземных и подземных тепловых сетей, приведены таблицы толщины изоляции, составленные с ориентацией на применение высокоэффективных утеплителей на основе новых норм плотности теплового потока через изолированную поверхность оборудования и трубопроводов, введенных постановлением Госстроя России от 31.12.97 г. N 18-80.
     
     В разработке Свода правил принимали участие: В.Г.Петров-Денисов (руководитель работы), Б.М.Шойхет, Л.В.Ставрицкая, Ю.В.Матвеев (АО "Теплопроект"), А.В.Сладков (НИИмосстрой), В.А.Глухарев (Госстрой России), Л.С.Васильева (ГП ЦНС).
     
     

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ


     Настоящий Свод правил следует применять при проектировании и монтаже тепловой изоляции наружной поверхности оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ от 50 до 600 °С и расположенных в зданиях, сооружениях и на открытом воздухе, а также трубопроводов тепловых сетей при надземной прокладке и подземной, выполненной в каналах и бесканально.
     
     

2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ТРУБОПРОВОДОВ И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

2.1 Основные расчетные зависимости для определения теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций


     Для теплового расчета изоляции используются уравнения стационарной теплопередачи через плоские и криволинейные поверхности.
     
     Теплопередача плоской теплоизоляционной конструкции рассчитывается по формулам:
     
     состоящей из СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов слоев изоляции
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (1)

плоской однослойной
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (2)

криволинейной СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слойной
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (3)

криволинейной однослойной
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, (4)


где СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - поверхностная плотность теплового потока через плоскую теплоизоляционную конструкцию, Вт/мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - температура среды внутри изолируемого оборудования, °С;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов- температура окружающей среды, °С;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - термическое сопротивление теплоотдаче на внутренней поверхности стенки изолируемого объекта, мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - то же, на наружной поверхности теплоизоляции, мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты стенки изолируемого объекта, мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - то же, плоского слоя изоляции, мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - полное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слойной плоской изоляции;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - термическое сопротивление СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-го слоя, мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - линейная плотность теплового потока через цилиндрическую теплоизоляционную конструкцию, Вт/м;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - линейное термическое сопротивление теплоотдаче внутренней стенки изолируемого объекта, м·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - то же, наружной изоляции м·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - линейное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты цилиндрической стенки изолируемого объекта, м·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - то же, цилиндрического слоя изоляции, м·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - полное линейное термическое сопротивление кондуктивному переносу теплоты СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слойной цилиндрической изоляции;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - линейное термическое сопротивление СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-го слоя, м·°С/Вт;
     
     В уравнениях (1)-(4) термические сопротивления теплоотдаче и кондуктивному переносу теплоты определяются по формулам:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;             (5)
     
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;          (6)
     
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов,             (7)


где СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов- коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности стенки изолируемого объекта и наружной поверхности изоляции, Вт/(мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С);
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - коэффициенты теплопроводности соответственно материала стенки изолируемого объекта однослойной изоляции, изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-го слоя СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слойной изоляции, Вт/(м·°С);
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - толщина соответственно стенки изолируемого объекта, однослойной изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-го слоя СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слойной изоляции, м;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - внутренний и наружный диаметры стенки изолируемого объекта, м;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - наружный диаметр изоляции, м;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - наружный и внутренний диаметры СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-го слоя СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слойной изоляции, м.
     
     Распределение температур в многослойной изоляции рассчитывается по формулам:
     
     температуры на внутренней и наружной поверхностях стенки изолируемого объекта плоской формы:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (8)


     температура СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов на наружной поверхности первого слоя изоляции, на границе 1-го и 2-го слоев
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (9)


     и далее, начиная со 2-го слоя, на границах (СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов)-го и СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-го слоев
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (10)


     температура на наружной поверхности СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слоя СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-слойной стенки:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (11)


     Для цилиндрических многослойных изоляционных конструкций структура формул для расчета распределения температур имеет вид:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (12)


СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;                                    (13)


СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;                                   (14)


СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.                                   (15)


     Значения поверхностной и линейной плотности тепловых потоков, входящих в формулы (8)-(15), определяются по (1)-(3), а термические сопротивления - по (5)-(7).
     
     При применении формул (1), (3) необходимо знать коэффициенты теплопроводности изоляционных слоев. Поскольку они зависят от температуры, должны быть известны средние температуры каждого слоя, для определения которых необходимо знать температуры на границах слоев. Для их расчета обычно используется метод последовательных приближений путем проведения нескольких расчетных операций.
     
     На первом этапе, принимая для всех слоев среднюю температуру изоляции, обычно равную полусумме температур внутренней и наружной среды, находят при этой температуре теплопроводность всех теплоизоляционных слоев. Затем, по (1), (3) определяют значения СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов или СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и по (8)-(11) для плоской и по (12)-(15) цилиндрической стенок рассчитывают температуры на границах слоев и средние температуры каждого слоя.
     
     На втором этапе по найденным на первом этапе средним температурам слоев вновь определяют теплопроводность всех слоев, затем находят плотности потоков тепла и снова рассчитывают послойные температуры, и так далее до требуемой точности расчета. Например, до тех пор, пока послойные температуры на СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов-м и (СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов)-м шаге будут отличаться не более чем на 5%. Обычно для этой цели необходимо проведение не более 3-4 расчетных операций.
     
     Значительное место в промышленной изоляции занимают теплоизоляционные конструкции подземных сооружений, основной особенностью которых является контакт с массивом окружающего грунта, что в значительной степени усложняет их тепловой расчет по сравнению с конструкциями, контактирующими с атмосферой.
     
     Анализ температурных полей и тепловых потоков в теплоизоляционных конструкциях и в граничащих с ними грунтом позволил заключить, что непосредственно в теплоизоляции с достаточной для инженерных расчетов точностью температурное поле можно считать одномерным. Это позволит определить их термическое сопротивление по формулам (5)-(7).
     
     Плотность теплового потока через теплоизоляционные конструкции, граничащие с грунтом, определяется в этом случае по формулам (1)-(4), в которых термические сопротивления внешней теплоотдаче СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов заменяются термическим сопротивлением грунта, зависящим от конфигурации изолируемого объекта, расположения его в массиве грунта и теплопроводности последнего.
     
     

2.2 Расчет тепловой изоляции трубопроводов и оборудования


     Расчет тепловых потерь через изолированную поверхность оборудования и трубопроводов в общем случае следует выполнять для плоских поверхностей по формулам (1), (2), а для криволинейных по формулам (3), (4). Однако анализ особенностей теплообмена в теплоизоляционных конструкциях промышленных объектов позволяет существенно упростить расчетные формулы.
     
     Термическое сопротивление теплоотдаче от внутренней среды к внутренней поверхности стенки изолируемого объекта для жидких и даже газообразных сред по сравнению с термическим сопротивлением кондуктивному переносу теплоты в изоляции составляет весьма незначительную величину и может не учитываться.
     
     Исключение составляет весьма редкий случай, когда внутри объекта находится газовая среда и теплообмен между ней и внутренней поверхностью стенки осуществляется за счет естественной конвекции.
     
     Стенки изолируемого промышленного оборудования и трубопроводов обычно изготовлены из металла, теплопроводность которого в 100 раз и более превышает теплопроводность изоляции, вследствие этого термическим сопротивлением стенки без заметного снижения точности расчета можно пренебречь.
     
     Таким образом, основными расчетными формулами для определения тепловых потерь изолируемого оборудования являются:
     
     для плоских поверхностей и криволинейных диаметром более 2 м
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (16)


     для трубопроводов диаметром менее 2 м
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, (17)


где СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - коэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, обусловленных наличием в них крепежных деталей и опор (таблица 1).
     
     
Таблица 1 - Значения коэффициента дополнительных потерь СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов
     

Способ прокладки трубопроводов

Коэффициент СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов


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


     
     Термическое сопротивление кондуктивному переносу слоев изоляции и внешней теплоотдаче в (16), (17) определяется по формулам (5), (6), в которых теплопроводность изоляции принимается по приложению А, а коэффициент теплоотдачи на поверхности изоляции - по таблице 2.
     
     
Таблица 2 - Значения коэффициента теплоотдачи СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, Вт /(мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С)
     

Изолированный объект

В закрытом помещении


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.


2.2.1 Расчет тепловой изоляции по нормированной плотности теплового потока


     Определение толщины изоляции по заданной потере тепла является наиболее распространенным случаем расчета тепловой изоляции. Расчет может производиться исходя из нормативных плотностей теплового потока (СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов) и как завершающий этап более сложного расчета, в результате которого определяются тепловые потери, удовлетворяющие производственно-техническим и технологическим требованиям.
     
     Для определения толщины однослойной плоской и цилиндрической поверхности с диаметром 2 м и более используется формула
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (18)


     Для цилиндрической поверхности диаметром менее 2 м предварительно из уравнения
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов (19)


определяют величину СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, где СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; при этом приближенные значения СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов следует принимать по таблице 3.
     
     

Таблица 3 - Ориентировочные значения СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м·°С/Вт

Условный диаметр трубы, мм

Внутри помещений

На открытом воздухе

Для поверхностей с малым коэффициентом излучения

Для поверхностей с высоким коэффициентом излучения

при температуре теплоносителя, °С

100
 

300

500

100

300

500

100

300

500

32

0,50

0,35

0,30

0,33

0,22

0,17

0,12

0,09

0,07

40

0,45

0,30

0,25

0,29

0,20

0,15

0,10

0,07

0,05

50

0,40

0,25

0,20

0,25

0,17

0,13

0,09

0,06

0,04

100

0,25

0,19

0,15

0,15

0,11

0,10

0,07

0,05

0,04

125

0,21

0,17

0,13

0,13

0,10

0,09

0,05

0,04

0,03

150

0,18

0,15

0,11

0,12

0,09

0,08

0,05

0,04

0,03

200

0,16

0,13

0,10

0,10

0,08

0,07

0,04

0,03

0,03

250

0,13

0,10

0,09

0,09

0,07

0,06

0,03

0,03

0,02

300

0,11

0,09

0,08

0,08

0,07

0,06

0,03

0,02

0,02

350

0,10

0,08

0,07

0,07

0,06

0,05

0,03

0,02

0,02

400

0,09

0,07

0,06

0,06

0,05

0,04

0,02

0,02

0,02

500

0,075

0,065

0,06

0,05

0,045

0,04

0,02

0,02

0,016

600

0,062

0,055

0,05

0,043

0,038

0,035

0,017

0,015

0,014

700

0,055

0,051

0,045

0,038

0,035

0,032

0,015

0,013

0,012

800

0,048

0,045

0,042

0,034

0,031

0,029

0,013

0,012

0,011

900

0,044

0,041

0,038

0,031

0,028

0,026

0,012

0,011

0,010

1000

0,040

0,037

0,034

0,028

0,026

0,024

0,011

0,010

0,009

2000

0,022

0,020

0,017

0,015

0,014

0,013

0,006

0,006

0,005

Примечания

1 Для промежуточных значений диаметров и температуры величина СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов определяется интерполяцией.

2 Для температуры теплоносителя ниже 100 °С принимаются данные, соответствующие 100 °С.


     
     Затем находят величину СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и определяют требуемую толщину изоляции по формуле
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (20)


     При определении требуемой толщины двухслойной теплоизоляционной конструкции, которая обычно применяется тогда, когда температуростойкость основного изоляционного материала оказывается ниже температуры стенки изолируемого объекта и непосредственно на изолируемую поверхность укладывается предохранительный слой из более температуростойкого материала. Расчет производится следующим образом. Толщина первого предохранительного слоя определяется из условия, чтобы температура между обоими слоями СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов не превышала максимальной температуры применения основного изоляционного материала.
     
     Для плоской стенки и цилиндрических объектов с диаметром 2 м и более для расчета толщины первого слоя применяется формула
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (21)

Для второго слоя применяется формула (18), в которую вместо значения СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов подставляется СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.
     
     Для расчета цилиндрических объектов с диаметром менее 2 м - аналогично однослойной конструкции по уравнению
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, (22)


в котором СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, где определяют величину СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, затем находят СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и толщину первого слоя, м:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.


     Толщина второго слоя определяется с помощью формулы (19), в которой вместо значения СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов подставляется значение СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, а вместо СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.


     Определив СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, находят СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, а затем толщину изоляции второго слоя, м:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (23)


     Учитывая широкое применение в практике инженерных расчетов персональных компьютеров, для составления программы расчета требуемой толщины тепловой изоляции по нормированным тепловым потерям целесообразно использовать метод последовательных приближений, суть которого для случая однослойной цилиндрической теплоизоляции заключается в следующем.
     
     Задаваясь начальным значением толщины изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м, определяемой требуемой точностью расчета, производят с помощью последовательных шагов: 1, 2, 3, 4,....,СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов для толщины изоляции: СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; …; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов вычисление линейной плотности тепловых потоков СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; …; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов по уравнению
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (24)


     На каждом шаге вычислений СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов производится сравнение СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов с заданным значением нормативного удельного потока СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. При выполнении условия
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов (25)


вычисления заканчиваются, а найденная величина СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов является искомой, обеспечивающей заданную величину тепловых потерь.

     В качестве расчетных параметров, обусловливающих тепловое взаимодействие окружающей среды с теплоизоляционной конструкцией, при определении толщины изоляции по нормируемым тепловым потерям следует принимать:
     
     температуру внутренней среды СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов как среднюю за год температуру вещества в изолируемом объекте;
     
     температуру наружной среды СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов при расположении изолируемого объекта в помещении на основании технического задания на проектирование, при его отсутствии - равной 20 °С; при расположении на открытом воздухе как среднюю за год температуру наружного воздуха;
     
     коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции при расположении изолируемого объекта в помещении, при расположении на открытом воздухе, при скорости ветра 10 м/с по таблице 2.     
     

2.2.2. Расчет изоляции по заданной величине снижения (повышения) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами


     Требуемое полное термическое сопротивление изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов трубопровода длиной СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м, для обеспечения заданного снижения температуры транспортируемого по нему вещества от начальной СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов до конечной СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов при расходе вещества СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, кг/ч, теплоемкостью СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, кДж/(кг·°С) определяется из выражений:
     

при СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (26)


при СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;    СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов,                                 (27)

где СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - расчетная температура окружающей среды, °С.
     
     Для определения требуемой толщины изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м, по найденным значениям СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов используется формула
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (28)


     Принимая приближенные значения СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов по таблице 3 и определяя по формуле (28) СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов находят величину СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и окончательно по формуле (20)
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.


     При расчете изоляции по заданной величине снижения (повышения) температуры транспортируемого вещества принимаются следующие значения параметров окружающей среды.
     
     При размещении трубопровода в помещении:
     
     температура наружной среды 20 °С;
     
     коэффициент теплоотдачи - по таблице 2.
     
     При размещении на открытом воздухе - среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.
          

2.2.3 Расчет изоляции по заданной температуре ее поверхности


     Определение толщины изоляции по заданной температуре ее наружной поверхности СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов производится в том случае, когда изоляция нужна как средство, предохраняющее обслуживающий персонал от ожогов. При этом температура на поверхности должна приниматься не более, °С:
     
     для изолируемых объектов, расположенных в рабочей или обслуживаемой зоне помещений и содержащих вещества:
     

температурой выше 100 °С

45

температурой 100 °С и ниже

35

температурой вспышки паров не выше 45 °С

35;

для изолируемых объектов, расположенных на открытом воздухе, в рабочей или обслуживаемой зоне, при:
     

металлическом покровном слое

45

для других видов покровного слоя

60.


     Температура на поверхности тепловой изоляции трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, но не выше 75 °С. Из условия равенства плотности тепловых потоков: кондуктивного, проходящего через слой изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов м, за счет разности температур СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, и конвективного, уходящего с наружной поверхности за счет разности СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов можно написать:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (29)


СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.                                              (30)


     Из (29), (30) получим формулы для расчета толщины изоляции исходя из требуемой температуры поверхности:
     
     для плоских теплоизоляционных конструкций
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (31)


     для цилиндрических
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, (32)


откуда, принимая по таблице 3 ориентировочное значение СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и определяя СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, находим СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, а затем
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.


     Рассмотренный метод является приближенным. Для более точных расчетов с применением ПК следует использовать метод последовательных приближений, рассмотренный в конце раздела 2.2.1. Расчетное уравнение в этом случае будет иметь вид
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (33)


     Задаваясь начальным значением толщины изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м, определяемым требуемой точностью расчета, например, 0,001 м, с помощью последовательных шагов: 1, 2, 3,....,СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов для толщин изоляции: СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;…; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов производим вычисление величин:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов по уравнению (33).


     На каждом шаге вычислений СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов производится сравнение СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов с заданным значениемСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.
     
     При выполнении условия
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов (34)


     вычисления заканчиваются, а найденная величина СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов является с точностью до 1 мм заданной, обеспечивающей требуемую температуру поверхности изоляции.
     
     При расчете толщины изоляции по заданной температуре поверхности принимаются следующие расчетные параметры окружающей среды:
     
     температура внутренней среды СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - по техническому заданию на проектирование;
     
     температура наружной среды СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - как средняя максимальная наиболее жаркого месяца, при расположении изолируемого объекта на открытом воздухе, при расположении в помещении - 20 °С;
     
     коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности изоляции объекта, расположенного в помещении и на открытом воздухе, при покровном слое с малым коэффициентом излучения (см. примечания к таблице 2) - 6 Вт/(мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С), с большим - 11 Вт/(мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов ·°С).     
     

2.2.4 Расчет толщины изоляции, предотвращающей конденсацию влаги из воздуха на ее поверхности


     Данный расчет производится для изолированных объектов, расположенных в закрытых помещениях и содержащих вещества с температурой ниже температуры окружающего воздуха.
     
     В этом случае изоляция должна обеспечивать требуемый расчетный перепад между температурами наружного воздуха и поверхностью изоляции (СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов), при котором исключается конденсация влаги из воздуха (таблица 4).
     
     
Таблица 4 - Расчетный перепад СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, °С
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, °С

Относительная влажность воздуха, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, %

40

50

60

70

80

90

10

13,4

10,4

7,8

5,5

3,5

1,6

15

14,2

10,9

9,1

5,7

3,6

1,7

20

14,8

11,3

8,4

5,9

3,7

1,8

25

15,3

11,7

8,7

6,1

3,8

1,9

30

15,9

12,2

9,0

6,3

4,0

2,0


     
     По аналогии с формулами (28)-(31) можно написать:
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (35)


СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;  СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.                               (36)


     Требуемая толщина изоляции для плоских конструкций определяется по формуле (34), для цилиндрических - по (35), по методике, изложенной в разделе 2.2.3.
     
     В расчетах принимают:
     
     температуру наружной среды СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов равной температуре помещения;
     
     температуру внутренней среды СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и относительную влажность воздуха СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов в соответствии с техническим заданием на проектирование;
     
     коэффициент теплоотдачи СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, для поверхностей с высоким коэффициентом излучения (см. примечания к таблице 2) - 7 Вт/(мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С), с малым - 4 Вт/( мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С).
          

2.3 Расчет изоляции трубопроводов тепловых сетей

2.3.1 Надземная прокладка


     Тепловые потери через изолированную поверхность подающих и обратных трубопроводов тепловых сетей при надземной прокладке, при известной толщине изоляции СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м, следует определять по формуле (17), а термические сопротивления, входящие в эту формулу, - по (6). В качестве температур внутренней и наружной сред СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов принимают расчетные температуры теплоносителя и окружающего воздуха, а коэффициент теплоотдачи СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - по таблице 2.
     
     При определении толщины изоляции трубопроводов тепловых сетей по нормированным значениям плотности тепловых потоков от подающих и обратных теплопроводов используется методика расчетов, изложенная в разделе 2.2.1. При этом в качестве расчетных температур внутренней среды СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов принимают среднегодовые температуры теплоносителя по таблице 5;
     
     за расчетную температуру наружной среды при круглогодичной работе тепловой сети - среднегодовую температуру наружного воздуха, при работе только в отопительный период - среднюю за отопительный период. Расчетный коэффициент теплоотдачи СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - по таблице 2.
     
     
Таблица 5 - Среднегодовые температуры теплоносителя в водяных тепловых сетях, °С
     

Трубопровод

Расчетные температурные режимы, °С


95-70

150-70

180-70

Подающий

65

90

110

Обратный

50

50

50


2.3.2 Подземная прокладка в непроходных каналах


     Тепловые потери через изолированную поверхность двухтрубных тепловых сетей, прокладываемых в непроходном канале шириной СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и высотой СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м, на глубине СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, м, от поверхности земли до оси канала определяются по формуле
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, (37)


а температура воздуха в канале СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, (38)


где                                        

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;

(39)

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;



СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;                           (40)
     
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;                           (41)


     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - линейные плотности теплового потока от подающего и обратного трубопроводов, Вт/м;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - наружные диаметры подающего и обратного трубопроводов, м;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - температуры подающего и обратного трубопроводов, °С;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - коэффициент дополнительных потерь (таблица 1);
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - термические сопротивления изоляции подающего и обратного трубопроводов, м·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - термические сопротивления теплоотдаче от поверхности изоляции подающего и обратного трубопроводов, м·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала, м·°С/Вт;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - коэффициент теплоотдачи в канале, принимается равным 11 Вт/(мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов·°С);
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - теплопроводность изоляции в конструкции, Вт/(м·°С);
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - толщины изоляции подающего и обратного трубопроводов, м;
     
     СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - термическое сопротивление грунта, м·°С/Вт, определяется по формуле
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов; (42)


СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов - теплопроводность грунта, Вт/(м·°С), таблица 6.
     
     Для определения толщины изоляции подающего и обратного трубопроводов по заданной, нормированной линейной плотности потока СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов и СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, Вт/м, предварительно определяют по ним температуру воздуха в канале по формуле
     

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. (43)


     
Таблица 6 - Теплопроводность грунта
     

Вид грунта

Средняя плотность, кг/мСП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов

Весовое влагосодержание грунта, %

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С)

Песок

1480

4

0,86


1600

5

1,11


15

1,92



23,8

1,92

Суглинок

1100

8

0,71



15

0,9


1200

8

0,83



15

1,04


1300

8

0,98



15

1,2


1400

8

1,12


15

1,36



20

1,63

СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов

Название документа: СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов

Номер документа: 41-103-2000

Вид документа: СП (Свод правил)

Принявший орган: Госстрой России

Статус: Действующий

Опубликован: официальное издание

Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2001 год

Дата принятия: 16 августа 2000

Информация о данном документе содержится в профессиональных справочных системах «Кодекс» и «Техэксперт»
Узнать больше о системах