При пересечении трубопроводом противопожарной преграды следует предусматривать теплоизоляционные конструкции из негорючих материалов в пределах размера противопожарной преграды.
3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
3.1.*Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится:
а) по нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность, которую следует принимать:
для оборудования и трубопроводов с положительными температурами, расположенных на открытом воздухе, — по обязательному приложению 4 (табл. 1, 2), расположенных в помещении, — по обязательному приложению 4 (табл. 3, 4);
для оборудования и трубопроводов с отрицательными температурами, расположенных на открытом воздухе, — по обязательному приложению 5 (табл. 1 ), расположенных в помещении, — по обязательному приложению 5 (табл. 2);
для паропроводов с конденсатопроводами при их совместной прокладке в непроходных каналах — по обязательному приложению 6;
для трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах и подземной бесканальной прокладке – по обязательному приложению 7* (табл. 1, 2);
При проектировании тепловой изоляции для технологических трубопроводов, прокладываемых в каналах и бесканально, нормы плотности теплового потока следует принимать как для трубопроводов, прокладываемых на открытом воздухе;
б) по заданной величине теплового потока;
в) по заданной величине охлаждения (нагревания) вещества, сохраняемого в емкостях в течение определенного времени;
г) по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами;
д) по заданному количеству конденсата в паропроводах;
е) по заданному времени приостановки движения жидкого вещества в трубопроводах в целях предотвращения его замерзания или увеличения вязкости;
ж) по температуре на поверхности изоляции, принимаемой не более, °С:
для изолируемых поверхностей, 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 поверхностей, расположенных на открытом воздухе в рабочей или обслуживаемой зоне, при:
металлическом покровном слое.................................... 55
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;
з) с целью предотвращения конденсации влаги из окружающего воздуха на покровном слое тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, содержащих вещества с температурой ниже температуры окружающего воздуха. Данный расчет следует выполнять только для изолируемых поверхностей, расположенных в помещении. Расчетная относительная влажность воздуха принимается в соответствии с заданием на проектирование, но не менее 60 %;
и) с целью предотвращения конденсации влаги на внутренних поверхностях объектов, транспортирующих газообразные вещества, содержащие водяные пары или водяные пары и газы, которые при растворении в сконденсировавшихся водяных парах могут привести к образованию агрессивных продуктов.
3.2. Толщина теплоизоляционного слоя для оборудования и трубопроводов с положительными температурами определяется исходя из условий, приведенных в подп. 3.1а—3.1ж, 3.1и, для трубопроводов с отрицательными температурами — из условий подп. 3.1а— 3.1г.
Для плоской поверхности и цилиндрических объектов диаметром 2 м и более толщина теплоизоляционного слоя ??k , м, определяется по формуле
(1)
где k теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп. 2.7 и 3.11, Вт/(м??С);
Rk — термическое сопротивление теплоизоляционной конструкции, м2С/Вт;
Rtot — сопротивление теплопередачи теплоизоляционной конструкции, м2С/Вт;
e коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, принимаемый по справочному приложению 9, Вт/(м2×С);
Rm — термическое сопротивление неметаллической стенки объекта, определяемое по п. 3.3, м2??С/Вт.
Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле
, (2)
, (3)
где — отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого объекта;
rtot — сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2 м, (м??С)/Вт;
rm— термическое сопротивление стенки трубопровода, определяемое по формуле (15);
d — наружный диаметр изолируемого объекта, м.
Величины Rtot, и rtot в зависимости от исходных условий определяются по формулам:
а) по нормированной поверхностной плотности теплового потока (подп. 3.1а)
, (4)
где — температура вещества, °С;
te - температура окружающей среды, принимаемая согласно п. 3.6, С;
q — нормированная поверхностная плотность теплового потока, принимаемая по обязательным приложениям 4*—7*, Вт/м2;
K1 — коэффициент, принимаемый по обязательному приложению 10;
по нормированной линейной плотности теплового потока
, (5)
где qe — нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции, принимаемая по обязательным приложениям 4*—7*, Вт/м;
б) по заданной величине теплового потока (подп. 3.1б)
, (6)
где А — теплоотдающая поверхность изолируемого объекта, м2;
Kred - коэффициент, учитывающий дополнительный поток теплоты через опоры, принимаемый согласно табл. 4;
Q — тепловой поток через теплоизоляционную конструкцию, Вт;
(7)
где l - длина теплоотдающего объекта (трубопровода), м;
в) по заданной величине охлаждения (нагревания) вещества, сохраняемого в емкостях (подп. 3.1в)
, (8)
где 3.6 — коэффициент приведения единицы теплоемкости, кДж/(кг??С) к единице Вт×ч/(кгС);
— средняя температура вещества, С;
Z — заданное время хранения вещества, ч;
Vm — объем стенки емкости, м3;
— плотность материала стенки, кг/м3;
— удельная теплоемкость материала стенки, кДж/(кг??С);
— объем вещества в емкости, м3;
— плотность вещества, кг/м3;
— удельная теплоемкость вещества, кДж/(кг??С);
— начальная температура вещества, С;
— конечная температура вещества, С;
г) по заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами (подп. 3.1 г):
при , (9)
при , (10)
где расход вещества, кг/ч.
Формулы (9), (10) применяются для газопроводов сухого газа, если отношение , где Р - давление газа, МПа. Для паропроводов перегретого пара в знаменатель формулы (10) следует поставить произведение расхода пара на разность удельных энтальпий пара в начале и конце трубопровода;
д) по заданному количеству конденсата в паропроводе насыщенного пара (подп. 3.1д)
, (11)
где — коэффициент, определяющий допустимое количество конденсата в паре;
удельное количество теплоты конденсации пара, кДж/кг;
е) по заданному времени приостановки движения жидкого вещества в трубопроводе в целях предотвращения его замерзания или увеличения вязкости (подп. 3.1е)
(12)
где Z — заданное время приостановки движения жидкого вещества, ч;
— температура замерзания (твердения) вещества, ??С;
и приведенные объемы вещества и материала трубопровода к метру длины, м3/м;
удельное количество теплоты замерзания (твердения) жидкого вещества, кДж/кг;
ж) для предотвращения конденсации влаги на внутренних поверхностях объектов, транспортирующих газообразные вещества, содержащие водяные пары (подп. 3.1 и):
для объектов (газоходов) прямоугольного ceчения
, (13)
где температура внутренней поверхности изолируемого объекта (газохода), °С;
коэффициент теплоотдачи от транспортируемого вещества к внутренней поверхности изолируемого объекта, Вт/(м2??°С);
для объектов (газоходов) диаметром менее 2 м
, (14)
где — внутренний диаметр изолируемого объекта, м.
Примечание. При расчете толщины изоляции трубопроводов, прокладываемых в непроходных каналах и бесканально, следует дополнительно учитывать термическое сопротивление грунта, воздуха внутри канала и взаимное влияние трубопроводов.
3.3. При применении неметаллических трубопроводов следует учитывать термическое сопротивление стенки трубопровода, определяемое по формуле
, (15)
где — теплопроводность материала стенки, Вт/ (м°С).
Дополнительное термическое сопротивление плоских и криволинейных неметаллических поверхностей оборудования определяется по формуле
, (16)
где — толщина стенки оборудования.
3.4. Толщина теплоизоляционного слоя, обеспечивающая заданную температуру на поверхности изоляции (подп. 3.1ж), определяется:
для плоской и цилиндрической поверхности диаметром 2 м и более
, (17)
где — температура поверхности изоляции, °С;
для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м по формуле (2), причем В следует определять по формуле
, (18)
3.5. Толщина теплоизоляционного слоя, обеспечивающая предотвращение конденсации влаги из воздуха на поверхности изолированного объекта (подп. 3.1и) определяется по формулам:
для плоской и цилиндрической поверхности диаметром 2 м и более
, (19)
для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м — по формуле (2), где В следует определять по формуле
, (20)
Расчетные значения перепада , °С, следует принимать по табл. 2.
Таблица 2
|
Температура окружающего воздуха, °С |
Расчетный перепад , С, при относительной влажности окружающего воздуха, % |
||||
|
|
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
10 15 20 25 30 |
10,0 10,3 10,7 11,1 11,6 |
7,4 7,7 8,0 8,4 8,6 |
5,2 5,4 5,6 5,9 6,1 |
3,3 3,4 3,6 3,7 3,8 |
1,6 1,6 1,7 1,8 1,8 |
3.6. За расчетную температуру окружающей среды следует принимать:
а) для изолируемых поверхностей, расположенных на открытом воздухе:
для оборудования и трубопроводов при расчетах по нормированной плотности теплового потока среднюю за год;
для трубопроводов тепловых сетей, работающих только в отопительный период, — среднюю за период со среднесуточной температурой наружного воздуха 8С и ниже;
при расчетах с целью обеспечения нормированной температуры на поверхности изоляции — среднюю максимальную наиболее жаркого месяца;
при расчетах по условиям, приведенным в подп. 3.1в — 3.1е, 3.1и, — среднюю наиболее холодной пятидневки — для поверхностей с положительными температурами; среднюю максимальную наиболее жаркого месяца — для поверхностей с отрицательными температурами веществ;
б) для изолируемых поверхностей, расположенных в помещении, — согласно техническому заданию на проектирование, а при отсутствии данных о температуре окружающего воздуха 20°С;
в) для трубопроводов, расположенных в тоннелях, 40°С;
г) для подземной прокладки в каналах или при бесканальной прокладке трубопроводов:
при определении толщины теплоизоляционного слоя по нормам плотности теплового потока — среднюю за год температуру грунта на глубине заложения оси трубопровода;
при определении толщины теплоизоляционного слоя по заданной конечной температуре вещества — минимальную среднемесячную температуру грунта на глубине заложения оси трубопровода.
Примечание. При величине заглубления верхней части перекрытия канала (при прокладке в каналах) или верха теплоизоляционной конструкции трубопровода (при бесканальной прокладке) 0,7 м и менее за расчетную температуру окружающей среды должна приниматься та же температура наружного воздуха, что и при надземной прокладке.
3.7. За расчетную температуру теплоносителя при определении толщины теплоизоляционного слоя теплоизоляционной конструкции по нормам плотности теплового потока следует принимать среднюю за год, а в остальных случаях — в соответствии с техническим заданием.
При этом для трубопроводов тепловых сетей за расчетную температуру теплоносителя принимают:
для водяных сетей — среднюю за год температуру воды, а для сетей, работающих только в отопительный период, — среднюю за отопительный период;
для паровых сетей — среднюю по длине паропровода максимальную температуру пара;
для конденсатных сетей и сетей горячего водоснабжения — максимальную температуру конденсата или горячей воды.
