СТРОЙ ИТ – Ваш надежный подрядчик по изоляции

Ваш надежный подрядчик
по отделке и изоляции

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Влияние изменения теплопроводности теплоизоляционных материалов на тепловые потери магистральных трубопроводов

УДК 662.998

НЕМОВА ТАТЬЯНА НИКОЛАЕВНА, докт. техн. наук, ст. научный сотрудник, tatyana.nemova.0702@yandex.ru

ЛЕЖНЕВА ЮЛИЯ АНДРЕЕВНА, ст. преподаватель, prtsuab@mail.ru

ЦВЕТКОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, докт. техн. наук, профессор, nac.tsuab@yandex.ru

АЛЕКСЕЕВА ЕЛЕНА ГЕННАДЬЕВНА, магистрант,

alexejewa_elena@mail.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Рассмотрены вопросы влияния увлажнения теплоизоляционных материалов, используемых для тепловой защиты магистральных теплопроводов (минеральная вата, пенополиуретан), на тепловые потери. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния увлажнения (частичного, полного) на величину коэффициента теплопроводности   исследованных теплоизоляционных материалов.

Проведен расчет и сравнительный анализ тепловых потерь с использованием стандартных методик и программного комплекса «TeploRoTr-2». Исследование позволило оценить влияние числа циклов увлажнение-высыхание минеральной ваты и пенополиуретана на тепловые потери магистральных теплопроводов.

Ключевые слова: теплоизоляционные материалы; увлажнение; коэффициент теплопроводности; пенополиуретан; тепловые потери.

Введение

В последнее время как нельзя более актуальными стали вопросы, связанные с энергосбережением в различных областях техники и строительства [1]. Одной из проблем энергосбережения в сфере поставки тепловой энергии потребителю являются высокие тепловые потери при эксплуатации магистральных тепловых сетей [2], которые, по мнению специалистов, могут достигать 35–50 %.

Определение фактических тепловых потерь – важнейшая задача тепло- снабжения, т. к. теплоснабжающие организации в России в большинстве сво- ем, не зная фактических тепловых потерь, используют некие нормативные характеристики. В европейских странах потери тепловой энергии определя- ются разницей суммарных показаний приборов учета производителей и потребителей тепла.

Анализ возможных причин возникновения тепловых потерь в магистральных тепловых сетях показал [3, 4], что немаловажную роль при этом играет состояние тепловой изоляции теплопроводов. Не является секретом тот факт, что вследствие нарушения технологии монтажа теплоизоляции при про- ведении монтажных и ремонтных работ теплофизические характеристики теплоизолирующего слоя не соответствуют фактическим. При эксплуатации магистральных инженерных сетей в результате аварии возможно механическое разрушение теплоизоляции труб и затопление (подтопление) теплотрасс грунтовыми водами или теплоносителем из теплосетей, что также приводит к существенному изменению теплофизических характеристик теплоизоляции [3–5] и повышению тепловых потерь.

В современной научно-технической литературе, освещающей вопросы теплоснабжения, основное внимание уделяется методикам определения тепловых потерь с учетом особенностей тепловой магистрали. Достаточно широко используется математическое моделирование [4, 5], однако без результатов натурных экспериментов трудно говорить о применимости той или иной математической модели к оценке конкретной тепловой сети.

Известны работы [6, 7] с результатами численных и экспериментальных исследований по влиянию увлажнения тепловой изоляции трубопроводов (минеральной ваты, пенополиуретана) и грунта на время установления стационарного теплового режима и тепловые потери подземных теплотрасс. При увлажнении теплоизоляции стационарный режим наступает на 4–4,5 ч позже по сравнению с сухой теплоизоляцией, а тепловые потери теплопровода воз- растают на 65 %.

Повышение объемной влажности грунта до 30 % [7] приводит к увеличению тепловых потерь для обратного теплопровода в 3 раза, для подающего – в 1,85 раза, при этом суммарные тепловые потери составляют около 200 %.

Основные  результаты  были  получены  авторами  при  использовании в качестве теплоизолятора минеральной ваты как наиболее популярного для тепловой изоляции материала, однако в настоящее время достаточно широко используются  скорлупы,  изготовленные  из  пенополиуретана,  полистирола и других пористых теплоизоляционных материалов. Кроме того, увлажнение минеральной ваты (тем более полное) сопровождается существенным изменением размеров материала, который после полного высыхания не сохраняет своих физических и теплофизических свойств [3]. Поэтому приведенные результаты применимы только при однократном увлажнении.

Полученные численные и экспериментальные данные могут быть использованы для оценки влияния объемной влажности грунта и изоляции на изменение величины коэффициента теплопроводности, а следовательно, и на величину тепловых потерь. Однако для создания физических и математических моделей процессов тепломассообмена в теплоизоляционных пористых материалах при различных условиях эксплуатации необходимо планомерное накопление знаний по проблеме.

В настоящей работе представлены результаты численного и экспериментального исследования влияния на величину коэффициента теплопроводности ряда теплоизоляционных материалов, применяемых при монтаже и ремонте инженерных сетей различного диаметра, некоторых условий эксплуатации (увлажнение).

Экспериментальные исследования

В качестве объектов исследования использовались пластины и трубы, изготовленные из минеральной (или базальтовой) ваты и пенополиуретана (ППУ).  Увлажнение  материалов  осуществлялось  равномерным  введением в материал определенного количества воды по разработанной авторами методике [Там же]. Для оценки способности материалов поглощать влагу образцы предварительно размещались над водой (не касаясь ее) в закрытых сосудах. За время эксперимента не было отмечено увеличения массы образцов вследствие поглощения влаги из воздуха. Совсем другая картина наблюдалась при помещении образцов непосредственно в воду. Образец минеральной ваты мгновенно намокал, увеличивая свой вес в 17 раз, а масса образца пенополиуретана при сохранении целостности поверхностного слоя через сутки увеличива- лась только на 8 %. При этом пенополиуретан вследствие жесткой структуры после высыхания сохранял свои физические размеры, а минеральная вата существенно изменяла объем (рис. 1).

Скачать в PDF – ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ПОТОМУ ЧТО ЭТО БЕСПЛАТНО, И НИ К ЧЕМУ НЕ ОБЯЗЫВАЕТ

  • ВЫЕЗД ИНЖЕНЕРА
  • КОНСУЛЬТАЦИЯ СПЕЦИАЛИСТА
  • КАЧЕСТВЕННАЯ СМЕТА
  • РАБОТАЕМ БЕЗ ВЫХОДНЫХ