Расчет тепловой изоляции трубопроводов с целью предохранения от замерзания находящейся в них жидкости

Процесс охлаждения жидкости при кратковременном прекращении движения ее в трубопроводе, расположенном на открытом воздухе зимой, может быть замедлен путем применения тепловой изоляции.
При этом для воды расчет толщины изоляции сводится к определению промежутка времени, за который внутри трубопровода
образуется максимально допустимое наслоение льда (до V4 площади сечения). Такое количество льда быстро тает при возобновлении движения воды и не создает опасности для эксплуатации трубопровода.
Исходными данными для расчета являются:
а)            температура воды до остановки движения;
б)           расчетная температура окружающего воздуха;
в)            максимально возможная длительность перерыва в движении жидкости;
г)            внутренний и наружный диаметры трубопровода.
Время, потребное на охлаждение, определяется по формуле: Рис. 4-2. Аккумулированное тепло и скрытое тепло замерзания ледяного слоя.
и — скрытая теплота замерзания ледяного слоя; 2 — тепла, аккумулированное в воде на 1° С; 3 — тепло, аккумулированное стенками трубы на 1°С
Где п. — время, потребное на охлаждение воды до 0° С, ч.
время, потребное на образование допустимого ледяного слоя.
тепло, аккумулированное в воде при ее температуре выше 0° С, считая на 1 м трубопровода, ккал/м;
тепло, аккумулированное стенками трубопровода при температуре выше 0° С на 1 м, ккал/м;
скрытая теплота затвердения, освобождающаяся вследствие образования льда, считая на 1 м трубы, ккал/м;
среднее значение теплопотерь в течение времени на 1 м в 1 ч, ккал/м -ч;
среднее значение теплопотерь в течение времени на 1 м в 1 ч, ккал/м-ч.
Тепло, аккумулированное в воде и в трубопроводе <71акк и 9ганю а также скрытая теплота затвердевания q0 определяются по графикам рис. 4-2, при этом q0 непосредственно находится по кривой графика, а для определения необходимо табличные данные еще помножить на. соответствующие температуры.
Среднее значение теплопотерь трубопроводом вычисляются по формуле, в которой термическое сопротивление выбранной теплоизоляционной конструкции задается, а температура теплоносителя в период охлаждения воды от начальной температуры до 0ЭС принимается как среднее арифметическое этих обеих температур, а в период допустимого обледенения — температура 0° G.
Формула не учитывает тепло, аккумулированное в изоляции, так как оно почти не влияет на окончательный результат, в особенности для трубопроводов диаметром более 100 мм, но значительно упрощает расчет.
Для трубопроводов диаметром менее 100 мм время, потребное на охлаждение, рассчитанное по формуле, может быть увеличено благодаря теплу, аккумулированному в изоляции от 10 до 20% при толщине изоляции 50 мм и от 15 до 40% при толщине изоляции 100 мм.
Из этой таблицы видно, что выгода от применения изоляции очень велика, в особенности для трубопроводов больших диаметров, так как время, потребное на замерзание жидкости в трубопроводе, чрезвычайно возрастает с увеличением диаметра.