Сборная конструкция изоляции трубопроводов тепловой сети
В Ивановском инженерно-строительном институте разработана сборная конструкция теплоизоляции трубопроводов. В качестве теплоизоляционного материала в экспериментальных работах и на опытном участке теплотрассы применяли газосиликат Ивановского завода силикатного кирпича и Костромского завода силикатных изделий. В Ивановском регионе зто пока единственный подходящий для изготовления элементов сборной теплоизоляции трубопроводов материал из местного сырья. Результаты работы могут представлять интерес для инженеров и специалистов, занимающихся вопросами теплоизоляции трубопроводов. Аналогичные блоки могут быть изготовлены и из другого материала, подходящего по стоимости, прочностным и теплотехническим свойствам.
Рассматриваемая ниже конструкция изоляции может найти применение, главным образом, для теплоизоляции квартальных теплотрасс при подземной прокладке, а также при изоляции трубопроводов на чердаках и в подвалах зданий.
На рис. 1 показано устройство теплоизоляции из П-образных блоков для одной трубы. Изолируемая труба 1 лежит на теплоизоляционных плитах 2, опираясь на них скользящими опорами-башмаками 3. На плиты после монтажа и опрессовки труб устанавливаются П-образные блоки 4, внутренняя Полость которых больше диаметра трубы. Таким образом обеспечивается воздушный зазор между стенкой грубы и внутренней поверхностью изоляции. Этот зазор фиксируется прокладками 5 из легко деформирующегося материала (например, асбестового шнура) на торцах каждого блока.
Швы между блоками уплотняются штукатурным раствором, или блоки склеиваются между собой специальным клеем. Воздушный зазор между трубой и изоляцией при такой конструкции разделен на отдельные замкнутые объемы. Температурные швы изоляции заполняются асбестовым шнуром. Для защиты от поверхностных вод и грунтовой влаги под нижними плитами и снаружи блока укладывают покровный гидроизолирующий слой 6, например, из рубероида или полиэтиленовой пленки.
На рис. 2 показано устройство теплоизоляции подающей и обратной труб в одном П-образном блоке.
В отличие от традиционно применяющихся сегментов и скорлуп, плотно облегающих трубу, теплоизоляционный блок П-образной формы с размерами внутренней полости больше диаметра трубы обладает следующими особенностями.
— Отсутствует контакт изоляции со стенкой трубы. Наличие воздушного зазора по всему периметру трубы не только снижает тепловые потери через изоляцию, но и предотвращает или значительно снижает коррозию трубы при увлажнении изоляции.
— Нагретый в воздушном зазоре воздух вследствие его меньшей плотности, чем у холодного наружного, не может опуститься Вниз. Поэтому исключается или Заметно снижается конвективный унос теплоты воздухом, проходящим через неплотность между элементами изоляции: нижней плитой и опорной плоскостью блока.
— Совмещаются функции непроходного канала и теплоизоляции труб в одной конструкции.
— Имеется возможность при необходимости применить для теплоизоляции более дешевый материал с относительно высоким коэффициентом теплопроводности с одновременным отказом от применения лотков канала при сохранении доступности для осмотра и ремонта трубы. Использованный нами газосиликат имеет следующие характеристики (ГОСТ 5742-78):
Кг/м
Средняя плотность. Коэффициент
Теплопроводности, ВтЦм К) . Предел прочности
При сжатии, МПа....................
Допустимая температура, °С
Влияние возможного периодического увлажнения на коэффициент теплопроводности газосиликата проверялось прибором ИТ-3, изготовленным институтом технической теплофизики АН УССР. После выдержки образцов газосиликата в воде в течение суток и высушивания до достижения естественной влажности (6—10 %) увеличения коэффициента теплопроводности не отмечено.
Для определения коэффициента теплопроводности конструкции Использована типовая установка [1(, имеюшая стальную трубу с условным диаметром Оу = 100 мм,
Длиной 2,5 м.
Экспериментально установлено, что коэффициент теплопроводности теплоизоляционной конструкции, представленной на рис. 1, выполненной из указанного выше газосиликата, может быть определен по формуле
|
& В. Л. Гудзюк, С. В. Грачев, 1996 |
|
Рис. 2 |
|
|
Таблица 2
|
Л,= 0,0932 + 0,0001 /ср,
Где Гср — средняя температура изоляционного слоя.
• Расчеты по рекомендациям СНиП
2.04.14— 88 и с учетом этого коэффициента теплопроводности для теплосети с температурным графиком 150/70 при Dy < 100 мм в случае прокладки трубопровода в климатической зоне со средней температурой за отопительный период - 4,4 °С приведены в табл. 1.
По условиям заводской технологии изготовления блоков и по соображениям унификации их для трубопроводов различных диаметров, а также с учетом возможности использования блоков при бесканальной прокладке и необходимости обеспечения при этом определенной прочности. конструкции, толщину стенки унифицированных блоков приняли 125 мм. При такой толщине стенки и отказе от лотков непроходного канала приведенная стоимость трассы примерно »двое ниже типовой в непроходном канале с изоляцией из шлаковаты.
В табл. 2 указаны расчетные суммарные тепловые потери размещенных в одном теплоизоляционном блоке подающей и обратной труб с Dy, равным 100, 80 и 50 мм. При таком унифицированном теплоизоляционном блоке тепловые потери указаны в зависимости от диаметра труб и условий прокладки теплотрассы меньше нормативных и 1,3—2 раза.
При Dy < 60 мм для изоляции подающей и обратной труб используется один блок, что заметно снижает расходы на обустройство теплотрассы. Например, в случае устройства двухтрубных водяных тепловых сетей, размещенных в непроходных двухъячейковых каналах, для труб с Dy = 50—70 мм применяется канал марки КЛ60-45 с размером сечения 600 х х 460 мм. Высота унифицированного П-образного теплоизоляционного блока вместе с нижней плитой равна 350 мм, ширина — 375 мм, условное сечение внутренней полости — 125 х х 125 мм. В нем размещаются и подающая и обратная трубы С Dy = 60 Мм.
Для типовой теплотрассы с непроходными каналами и трубами с Dy = 100 и 80 мм используется канал KJ190-45 с размером сечения 900 х 460 мм. При применении рассматриваемых теплоизоляционных блоков для этих труб можно использовать одноячейковый канал 2KJlc60-60 с размером сечения 600 х 590 мм. При этом подающую трубу целесообразно разместить выше обратной. В этом случае, кроме использования меньшего по размерам лотка канала, нет необходимости в нижних теплоизоляционных плитах, так как П-образ - ные блоки можно устанавливать друг на друга. Обе трубы находятся в объединенном теплоизоляционном блоке. Конвективного теплообмена между ними практически нет, суммарные тепловые потери при прочих равных условиях, но сравнению с раздельной изоляцией, по расчету получаются на 18 % меньше. Кроме того, использование рассматриваемой сборной конструкции при теплоизоляции квартальных тепловых сетей позволяет отказаться от лотков непроходного канала, использовать их только при защите теплотрассы, под дорогами, проездами и т. п.
П-образные теплоизоляционные блоки с глубиной внутренней полости больше диаметра трубы иногда можно применить без нижней плиты. При этом необходимо предотвратить выход воздуха, нагретого во внутренней полости блока, через стыки отдельных блоков. Это достигается склеиванием их между собой по торцовым поверхностям. Не склеенными остаются только те, .которые необходимы для температурной компенсации расширения изоляции. Аналогичный результат достигается проклеиванием швов между блоками полиэтиленовой пленкой.
Расчеты и измерения показали, что даже незначительных потерь теплоты из-за наличия открытого проема в нижней части блока не происходит при плотной изоляции, так как при ней практически нет конвективного потока теплоты. За счет излучения и теплопроводности воздуха поток теплоты через открытый внизу проем не больше, чем через изоляцию. Расчет на основании [2] показывает, что нормативный тепловой поток через изоляцию от обратной трубы в 3—4 раза больше, чем количество теплоты, которое она может получить за счет нагрева от прямой трубы. Поэтому нет оснований беспокоиться, что при совместной изоляции труб будет заметно повышение температуры обратной воды. Может иметь место только меньшее, по сравнению с раздельной изоляцией, охлаждение.
Рассматриваемая конструкция теплоизоляции может быть выполнена и для труб с Су > 100 мм, но в этом случае П-образные блоки изготовлять целесообразно на месте прокладки труб путем склеивания теплоизоляционных плит соответствующего размера.
Опытный участок теплосети с рассмотренной конструкцией теплоизоляции для труб, проложенных в непроходном канале и бесканально, находится в пробной эксплуатации в Ивгортеп - лоэнерго (г. Иваново).
1. Справочник строителя «Тепловая изоляция». М.: Стройиздат, 1985.
2. СНиП 2.04.14—88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов М.: Госстрой, 1989.
УДК 678.746.22.06-405.8
В. К. ШИРОКОРОДЮК, канд. техн. наук, В. Н. ДОБРОВОЛЬСКИЙ, В. Г. ДОРОЖЕНКО. инженеры (НПТЦ ‘-Стройиндустрия» ОАО «НПО Стройиндустрия», Краснодар)
