Расчет теплоизоляции: Калькулятор расчет толщины теплоизоляции – XPS Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ

значение не выбрано

Требуемая температура внутри помещении°C

значение не задано

Задайте параметры здания

Утепляемое помещение

ВыберитеКвартираЧастный дом, дачаЛечебно-профилактические учрежденияДетские учрежденияШколы, интернатыАдминистративные помещенияБытовые помещенияПроизводственные здания

значение не выбрано

Утепляемая конструкция

ВыберитеСтены с внутренним утеплениемСтены с наружным утеплением и облицовкой из кирпичаСтены с наружным утеплением и отделочным слоем из штукатуркиКрышаПолы

значение не выбрано

значение не задано

Длина потолка/пола/стены, м

значение не задано

Выберите какие элементы входят в конструкцию

Дополнительные слои конструкции

Добавить материал

Листая далее Вы перейдете на страницу продукта 

Расчет теплоизоляции трубопроводов в программе «ИЗОЛЯЦИЯ» — ИНФАРС

Расчет тепловой изоляции – трудоемкая задача, возникающая в процессе проектирования теплоизоляции трубопроводов. В настоящее время к данному расчету теплоизоляции трубопроводов предъявляются повышенные требования относительно скорости его реализации. По этой причине расчет теплоизоляции трубопроводов для крупных проектов выполнять вручную не только нецелесообразно, но и практически невозможно. Следует отметить, что требуемую эффективность ручного расчета тепловой изоляции нельзя достичь даже при условии применения специальных альбомов, в которых собраны стандартные конструкции.

Чтобы разобраться с этой непростой задачей, в данной статье мы детально рассмотрим расчет теплоизоляции трубопроводов с помощью программы ИЗОЛЯЦИЯ .

Как выполняется расчет тепловой изоляции и что нужно при этом учитывать?

Выбрать оптимальный вариант утеплителя можно только после того, как будет определена наиболее подходящая для каждого случая толщина материала и его плотность. Рассчитывая эти параметры, можно существенно снизить теплопотери и температуру трубопровода, что обеспечит безопасную эксплуатацию.

Основные аспекты, которые играют важную роль при расчете тепловой изоляции:

• температура участка поверхности, нуждающегося в утеплении;
• перепады температуры окружающей среды;
• механическое воздействие на объект типа вибраций;
• нагрузки, которые испытывают трубы в процессе эксплуатации от транспортных средств и грунта;
• коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала;
• стойкость утеплителя к механической деформации.

С характеристиками, которыми должны быть наделены теплоизоляционные материалы в зависимости от типа трубопровода и эксплуатационных условий, можно ознакомиться в СНиП 41-03-2003. Согласно этим нормам, утепление труб, температура которых не превышает 12ºC, должно предусматривать специальный пароизоляционный слой.

Толщину теплоизоляционного слоя можно определить, выполнив технико-экономический расчет. Для этого нужно использовать определенные формулы. Итак, в процессе инженерного расчета теплоизоляции трубопроводов следует учитывать сопротивление утеплителя температурам:

* для труб диаметром ≥25 мм – минимум 0,86ºC м²/Вт;

* для труб диаметром <25 мм – 1,22ºC м²/Вт.

Нижеизложенная информация облегчит расчеты теплоизоляции трубопроводов, не зависимо от их назначения. Научиться рассчитывать толщину теплоизоляционного материала можно на примере выпускного коллектора высокофорсированного дизельного двигателя.

Программа ИЗОЛЯЦИЯ: основные положения

Сомневаясь в собственных силах насчет правильного использования представленных формул, лучше воспользоваться при расчетах теплоизоляции трубопроводов программой ИЗОЛЯЦИЯ от НТП Трубопровод.

Программа ИЗОЛЯЦИЯ – уникальное средство для оперативного выполнения расчетов теплоизоляции трубопроводов, без которых не обойтись при выборе теплоизоляционного материла. С помощью программы ИЗОЛЯЦИЯ данная задача выполняется за период, составляющий 10% от времени, затрачиваемого на самостоятельный расчет. Программа ИЗОЛЯЦИЯ автоматически формирует конструкцию утеплителя и рассчитывает необходимые данные. Помимо этого, она оформляет ведомости, одна из которых включает ссылочную и прилагаемую документацию, вторая – технические сведения о конструкции и монтаже, третья – объемы работ, а также спецификацию согласно госстандартам (ГОСТ 21.

Но если вы все же делаете выбор в пользу самостоятельного выполнения работ по расчету тепловой изоляции, нельзя забывать о том, что толщина теплоизоляционного слоя рассчитывается, исходя из конкретных условий (например, тип утеплителя, сезонные перепады температур, влажность воздуха). Особенно внимательным следует быть с влажностью окружающей среды, поскольку она способна ускорить процессы теплообмена и, следовательно, снизить эффективность утеплителя.

Расчет толщины изоляции

Двумя наиболее важными переменными для эффективной работы механической системы являются качество изоляции и правильный монтаж изоляции. Изоляционные решения используются для уменьшения теплопередачи системы при одновременном предотвращении образования конденсата. В дополнение к качеству изоляции и монтажу, которые имеют первостепенное значение, выбор правильной толщины имеет решающее значение для замедления теплопередачи для достижения долгосрочного контроля температуры и конденсации. Недостаточная изоляция охлаждающих трубопроводов и оборудования приведет к накоплению поверхностного конденсата, и в конечном итоге эта неконтролируемая конденсация приведет к коррозии под изоляцией (CUI), насыщению изоляции, потерям тепловой энергии, росту плесени и грибка и отказу системы.

Для обеспечения успешной работы системы важно собрать соответствующую информацию для правильного расчета толщины изоляции.

• Тип трубы, воздуховода или сосуда (медь, железо, сталь, ПВХ и т. д.)
• Размер и длина трубы или воздуховода
• Температура процесса (линии)
• Температура окружающей среды
• Относительная влажность
• Скорость ветра ( наружное применение)
• Тип облицовки, если используется
• Внутреннее или наружное применение

Эта информация будет использоваться в уравнении теплового потока для определения толщины изоляции, необходимой для поддержания температуры поверхности выше точки росы и предотвращения образования конденсата.

Теплопроводность, часто называемая К-величиной , представляет собой скорость установившегося теплового потока через единицу площади однородного материала, вызванного единичным градиентом температуры в направлении, перпендикулярном этой единице площади. Помимо определения, самое важное, что нужно знать, это то, что чем ниже значение K, тем выше значение изоляции. Еще одна важная вещь, которую нужно знать о значении K, заключается в том, что оно меняется в зависимости от средней температуры, то есть по мере повышения средней температуры значение K меняется. Термическое сопротивление, более известное как R-значение — это сопротивление изоляции тепловому потоку. Следовательно, чем выше значение R, тем больше изолирующая способность. Значение R зависит от значения K и толщины изоляции, а для плоской изоляции, такой как облицовка воздуховода, значение R представляет собой просто толщину, деленную на значение K. Для цилиндрической изоляции на трубах расчет более сложен и зависит также от внутреннего диаметра изоляции с меньшими внутренними диаметрами, имеющими более высокие значения R для заданной толщины изоляции. Теплопроводность, или C-фактор , представляет собой скорость теплового потока через указанную толщину изоляции и является обратной величиной R-значения. Это означает, что чем ниже C-фактор, тем лучше изолятор. Коэффициент C для плоской изоляции представляет собой значение K, деленное на толщину изоляции.

Упрощенные расчеты с ArmaWin

Кажется простым, правда? У вас кружится голова от математических расчетов? не беспокойтесь, этот процесс можно упростить с помощью приложения ArmaWin, которое представляет собой наш технический калькулятор, который помогает определить правильные технические параметры, такие как толщина, которые должны быть указаны в работе с использованием семейства продуктов ArmaFlex®. ArmWin (скоро будет называться ArmaWin™) можно использовать на мобильных устройствах, таких как смартфоны или планшеты, а также на вашем компьютере. Этот мощный инструмент можно использовать для выполнения всех стандартных технических расчетов в системах охлаждения, сантехники, кондиционирования воздуха и отопления. Пользователи приложения могут даже сохранять или отправлять по электронной почте результаты, связанные с проектом, даже на рабочем месте. ArmaWin доступен для операционных систем Apple iOS и Android и лучше всего работает в веб-браузерах Firefox и Chrome. С помощью этого инструмента любой может рассчитать необходимую толщину ArmaFlex в соответствии с проектными требованиями, будь то контроль конденсации, энергосбережение или защита от замерзания.

Узнайте, как работает ArmWin здесь .

Теплоизоляция | Характеристики и расчет

Теплоизоляция уменьшает теплопередачу между объектами, находящимися в тепловом контакте или диапазоне радиационного воздействия.

Теплоизоляция состоит из материалов с низкой теплопроводностью, объединенных для достижения еще более низкой теплопроводности системы.

Теплоизоляция может быть достигнута с помощью специально разработанных методов или процессов и подходящих форм объектов и материалов.

См. также: Теплопроводность

С микроскопической точки зрения перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:

• миграцией свободных электронов
• колебательными волнами решетки (фононами)

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:

k = k _e + k _ph

Металлы, вообще, имеют высокую электропроводность и высокую теплопроводность . Эти свойства возникают , потому что их внешних электронов (свободных электронов) делокализованы . Их вклад в теплопроводность очень велик и обозначается как электронная теплопроводность , k _e . В результате металлы являются очень хорошими теплопроводниками, а не теплоизоляторами.

Для неметаллических твердых тел , k определяется в первую очередь k _ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки существенно влияет на k _ph , с кристаллическими (хорошо упорядоченными) материалами, такими как кварц , имеющими более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло.

Следует добавить, что теплоизоляция в основном основана на газах с очень низкой теплопроводностью . Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пеноподобной структуре 9). 0048). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главное преимущество в отсутствии конвекции . Таким образом, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто за счет наличия большого количества заполненных газом карманов, которые предотвращают крупномасштабную конвекцию . Чередование газового кармана и твердого материала вызывает передачу тепла через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Следует отметить, что потери тепла от более горячих объектов происходят по трем механизмам (по отдельности или в комбинации):

• Теплопроводность
• Тепловая конвекция
• Тепловое излучение

Радиационная теплопередача опосредована электромагнитным излучением, и, следовательно, не требует какой-либо среды для теплопередачи. Передача энергии излучением происходит быстрее всего (со скоростью света) и не испытывает затухания в вакууме. Любой материал при температуре выше абсолютного нуля излучает около лучистая энергия . Большая часть энергии этого типа находится в инфракрасной области электромагнитного спектра, хотя некоторая ее часть находится в видимой области. Для уменьшения этого типа теплопередачи следует использовать материалы с низким коэффициентом излучения. Излучательная способность , ε , поверхности материала представляет собой его эффективность в испускании энергии в виде теплового излучения и варьируется от 0,0 до 1,0. В целом полированные металлы имеют очень низкий коэффициент излучения и поэтому широко используются для отражения лучистой энергии к ее источнику, как в случае с одеяла для оказания первой помощи .

Теплоизолятор

Как уже было сказано, теплоизоляция основана на использовании веществ с очень низкой теплопроводностью . Эти материалы известны как теплоизоляторы . Распространенными теплоизоляционными материалами являются шерсть, стекловолокно, минеральная вата, полистирол, полиуретан, гусиное перо и т. д. Поэтому эти материалы очень плохо проводят тепло и являются хорошими теплоизоляторами.

Следует добавить, что теплоизоляция в первую очередь основана на очень низкой теплопроводности газов. Газы обладают плохой теплопроводностью по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пенообразная структура ). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главное преимущество в отсутствии конвекции . Таким образом, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто за счет наличия большого количества заполненных газом карманов, которые предотвращают крупномасштабную конвекцию . Во всех типах теплоизоляции удаление воздуха из пустот еще больше снижает общую теплопроводность изолятора.

Чередование газового кармана и твердого материала вызывает передачу тепла через много интерфейсов, вызывает быстрое снижение коэффициента теплопередачи.

В случае теплоизоляции можно использовать отражающую изоляцию. Отражающая изоляция обычно состоит из многослойной параллельной фольги с высокой отражательной способностью, расположенной на расстоянии друг от друга для отражения теплового излучения к его источнику.

Пример – Потери тепла через стену

Основным источником потерь тепла из дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену 3 м х 10 м на площади (А = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и выполнена из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,0 Вт/м.К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи помещения составляет 22°C и -8°C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах равны h ₁ = 10 Вт/м ² K и h ₂ . = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

1. Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
2. Теперь возьмем теплоизоляцию на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из вспененного полистирола толщиной 10 см (L ₂ ) с теплопроводностью k ₂ = 0,03 Вт/м·К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции. Часто удобно работать с общий коэффициент теплопередачи, известный как U-фактор с этими композитными системами. U-фактор определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

1. голая стена

Предполагая одномерный теплообмен через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 1/30) = 3,53 Вт/м ² K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом:

q = 3,53 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 105,9 Вт/м стена будет:

q _потери = q . A = 105,9 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 3177W

2. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стену, отсутствие теплового контактного сопротивления и пренебрегая излучением, можно рассчитать общий коэффициент теплопередачи . как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 0,1/0,03 + 1/30) = 0,276 Вт/м ² K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом:

q = 0,276 [Вт/м ² К] x 30 [К] = 8,28 Вт/м ²

Общие потери тепла через эту стену будут:

q _убыток = q . A = 8,28 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 248 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Необходимо добавить, что добавление очередного слоя теплоизолятора не дает столь высокой экономии. Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитные стены . Скорость устойчивого теплообмена между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

Ссылки:

Теплопередача:

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
3. Министерство энергетики США, термодинамика, теплопередача и поток жидкости. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 of 3. May 2016.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. WSC. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2.