Практические методы расчета тепловой изоляции оборудования и трубопроводов электростанций

Краткие сведения по теплообмену и основным принципам теплопередачи
Непременным условием теплообмена является различие температур граничащих тел или сред.
Применяя тепловую изоляцию между этими телами или средами, можно повлиять на интенсивность теплообмена, который осуществляется тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Таким образом, учитывая способы теплообмена в зависимости от агрегатного состояния тел, процесс передачи тепла в изолированном горячем объекте происходит следующим образом:
А)           от теплоносителя к внутренней поверхности ограждающей стенки посредством совместного действия конвекции, излучения и теплопроводности;
б)           от внутренней поверхности ограждения к ее наружной поверхности и через твердое тело изоляционной конструкции посредством теплопроводности;
в)            от наружной поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду посредством совместного действия конвекции, излучения и теплопроводности.
Наиболее сложный теплообмен происходит при теплоотдаче от теплоносителя к окружающей стенке и от наружной поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду, который количественно выражается коэффициентом теплоотдачи и ан, ккал/м2  ч град.
Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к внутренней поверхности ограждения, зависящий в основном от рода теплоносителя, скорости его движения и диаметров трубопроводов, определяется по эмпирическим формулам, имеет относительно большие значения и на расчеты тепловой изоляции существенно не влияет.
Так, для насыщенного пара 10000 ккал/мг-ч-град. Для перегретого пара с температурой 550° С и при диаметре паропровода 108 мм а. = 5500 ккал/м2-ч-град.
Для воды под давлением, в зависимости от температуры и скорости течения и диаметров трубопроводов, доходит до 40000 ккал/м2-ч-град.
Соответственно приведенным значениям обратная величина 1/а, т. е. термическое сопротивление теплоотдаче ничтожно мало и поэтому при расчетах им можно пренебречь.
Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду ан, зависящий в основном от состояния окружающего воздуха и расположения теплоотдающей поверхности, является суммарной величиной а + ал, т. е. учитывающей действие конвекции и теплопроводности и лучеиспускания (ал). Коэффициенты и ал определяются по эмпирическим формулам.
Для практических расчетов тепловой изоляции при значительных температурных перепадах величина ан принимается приближенно по табл. 4-1.
При отсутствии сведений о скорости ветра принимаются данные, соответствующие скорости ветра 10 м/сек.
Значения ан также могут быть определены по приближенным формулам или численным значениям.
Для изолированных горячих трубопроводов, расположенных внутри помещений, при температурах на поверхности изоляции до 150°С
Для изолированной плоской поверхности, расположенной внутри помещения,
Для изолированных холодных трубопроводов, в зависимости от величины перепада температур — значения ан принимаются в пределах от 4 до 6 ккал1мъ-ч-град, где ^ — температура на поверхности изоляционной конструкции в °С; — температура окружающего воздуха в °С.
Кроме приведенных коэффициентов теплоотдачи, в теплообмене участвует теплопроводность через твердое тело или изоляционную конструкцию, которая характеризуется коэффициентом теплопроводности X.
Данные для определения коэффициентов теплопроводности изоляционных слоев различных теплоизоляционных конструкций и их значения приведены в табл. 3-2 и 3-4.