Эффект от применения кожухов из листового алюминия и влияние их на температуру поверхности и потери тепла изолированных поверхностей

За последние годы на электростанциях широко применяется алюминиевая обшивка тепловой изоляции.
Алюминиевая обшивка полностью исключает окраску изолированных поверхностей, и, кроме того, в большинстве случаев алюминиевый кожух устанавливается по основному слою изоляции, заменяя тем самым штукатурный слой. Алюминиевая обшивка защищает теплоизоляционную конструкцию от механических повреждений и удобна в эксплуатации, так как с нее легко удаляется пыль и грязь.
Алюминиевые покрытия, как показывают расчет и опытная проверка, благодаря своей высокой отражательной способности несколько снижают величину тепловых потерь через изоляцию, но при этом отмечается повышение температуры на ее поверхности.
Причина этого явления становится ясной из анализа процесса теплопередачи от алюминиевой поверхности к воздуху, где точность получаемых результатов всецело зависит от точности принятого коэффициента теплоотдачи. В таких случаях обычно коэффициент теплоотдачи от поверхности тепловой изоляции к окружающему воздуху рассматривается как сумма двух составляющих коэффициента теплоотдачи конвекцией и коэффициента теплоотдачи излучением.
В условиях естественной конвекции, при скорости движения воздуха менее 1 м/сек, характерной для главных корпусов электростанций, величина ак может быть определена по эмпирической формуле: здесь а — температура поверхности обшивки изоляции, ° С; 4 — температура окружающего воздуха, ° С. Величина ал, зависящая от состояния теплоотдающей и тепловоспринимающей поверхностей, вычисляется по следующей формуле: где 273 и /н+ 273 — абсолютные температуры поверхности и окружающего воздуха, ° К;
С„ — коэффициент излучения теплоотдающей поверхности, зависящий от материала поверхности и ее состояния, ккал/м2'Ч-град.
Значения коэффициентов излучения для различных покровных слоев изоляционных конструкций приведены в табл. П-4.
Величина резко различна для оштукатуренных и окрашенных поверхностей и поверхностей, покрытых алюминиевым листом, и соответственно этому сильно изменяется величина ан.
Результаты расчетов тепловых потерь и температур поверхности изоляции по формулам (4-21) и (4-24) при определении величины ан по формулам (4-58), (4-59) и (4-60) для разных значений С„ показывают, что при покрытии тепловой изоляции листовым алюминием происходит снижение тепловых потерь до 4% при t = 500° С и на 10—12% при / = 100° С. При этом разности температур изолированной горячей поверхности и воздуха повышаются в 1,7 раза при / = 500° Сив 1,5 раза при t = 100° С.
Экспериментальная проверка расчета, проведенная ОРГРЭС, показала, что действительное повышение температуры на поверхности алюминиевой обшивки значительно меньше расчетной величины, так как в условиях эксплуатации электростанций поверхность алюминия покрывается оксидной пленкой, изменяющей отражательную способность алюминия, и поэтому фактический коэффициент излучения значительно больше величины С, приведенной в табл. П-4.
С учетом истинного коэффициента излучения алюминиевых обшивок фактическое повышение температуры их поверхности в зависимости от температуры теплоносителя и диаметра изолированного трубопровода составляет 6—12° С при среднем уменьшении потерь тепла на 4%. При этом относительное уменьшение потерь тепла вследствие повышения отражательной способности поверхности тем больше, чем ниже температура теплоносителя.
Физический смысл этого явления заключается в том, что при уменьшении коэффициента теплоотдачи излучением, а следовательно, и общего коэффициента теплоотдачи появляется добавочное термическое сопротивление на границе алюминиевой поверхности и воздуха, на которой создается дополнительный температурный перепад, возникающий при постоянной температуре воздуха только за счет повышения температуры поверхности.
Появление дополнительного термического сопротивления, с другой стороны, вызывает повышение общего термического сопротивления всей изоляционной конструкции, а следовательно, и уменьшение тепловых потерь.
В отдельных случаях повышение температуры поверхности алюминиевых покрытий связано с различными дефектами теплоизоляционных конструкций (контактом обшивки с металлом изолируемых объектов, фланцами, подвесками и т. п.), а также со сквозными трещинами в основном изоляционном слое, при которых местные перегревы поверхности из-за большой теплопроводности алюминия распространяются на большую площадь. В этом случае повышению температуры поверхности обшивки сопутствует повышение тепловых потерь изолированных объектов.
Таким образом, соприкосновение обшивки с нагретыми до высокой температуры металлическими частями, при значительном их количестве на трубопроводах с высокими параметрами пара, может привести к ощутимому увеличению .тепловых потерь. Во избежание этого необходимо производить соответствующую разделку покрытия в местах выхода нагретых металлических частей и, кроме того, особо тщательно должен быть выполнен монтаж основного слоя изоляции.