Расчёт тепловой изоляции трубопровода по СП 61.13330 онлайн: потери, толщина по нормам, температура поверхности, конденсат, замерзание, греющий кабель

Как устроен расчёт тепловой изоляции по СП 61

СП 61.13330.2012 задаёт две обязательные проверки изоляции — по нормам плотности теплового потока (табл. 2–12 с коэффициентом района табл. 13) и по температуре поверхности (6.7.1) — и несколько расчётов по условиям эксплуатации: заданное снижение температуры транспортируемой среды (В.2.2), предотвращение конденсации на холодных трубах (В.2.4), предотвращение замерзания при остановке (В.2.7), изоляция паропроводов по количеству конденсата (В.2.5). Все они опираются на одну формулу стационарной теплопередачи через цилиндрическую стенку: q = K·(t_в − t_н)/(R_из + R_н), R_из = ln(d_из/d)/(2πλ), R_н = 1/(π·d_из·α).

Опорный пример: труба DN 100 (108 мм) с водой 90 °C в помещении 20 °C, маты минераловатные 100 кг/м³ толщиной 50 мм: λ = 0,038 + 0,00021·65 = 0,0517 Вт/(м·°C), R_из = 2,02, R_н = 0,153 м·°C/Вт, q = 1,2·70/2,17 = 38,7 Вт/м (голая труба — 238, −84 %), поверхность 24,9 °C. Норма табл. 4 — 27,6 Вт/м, ей соответствует 64 мм (70 по ряду). За 6 000 ч на 100 м — 19,9 Гкал (49 866 ₽) против 122,5 Гкал у голой трубы.

Дальше — частные задачи: холодная вода 7 °C при 25 °C и 70 % требует 9 мм каучука, чтобы поверхность была не ниже 18,9 °C; водопровод DN 32 с ППУ 30 мм при -20 °C замёрзнет на четверть за 5,8 ч (голый — за 20 мин), греющий кабель для него — 8,7 Вт/м с запасом; теплотрасса DN 100 на 500 м при 5 000 кг/ч остывает всего на 3,8 °C с изоляцией и на 50,8 °C без неё. Каждый режим — на своей странице серии, все таблицы СП — ниже.

Потери, поверхность и годовые затраты по толщине изоляции

DN 100 при 90/20 °C, минвата 100 кг/м³, α = 10, K = 1,2, 6 000 ч в год на 100 м.

Голая труба, изоляция 50 мм и норма СП 61 по диаметру

Помещение 20 °C, среда 90 °C; норма — табл. 4 (более 5000 ч), толщина по норме при K = 1.

Расчётная теплопроводность материалов (табл. Б.1)

λ = a + b·t_m, t_m = (t_в + 40)/2 в помещении и летом, t_в/2 зимой на воздухе; для поверхностей 19 °C и ниже — отдельный столбец.

Коэффициенты теплоотдачи (табл. В.2) и дополнительных потерь (табл. В.1)

α зависит от места, ветра и излучательной способности покрытия; при отсутствии данных о ветре принимают 10 м/с. K учитывает опоры и крепления.

Таблица 4 СП 61: нормы плотности теплового потока в помещении, более 5000 ч/год

Вт/м по DN и температуре; остальные таблицы (2, 3, 5) — на странице норм плотности теплового потока.

Теплоизоляционная конструкция должна обеспечивать параметры теплохолодоносителя при эксплуатации, нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей.— СП 61.13330.2012, п. 4.1

Как считать и что проверить

• Начинайте с норм плотности теплового потока (табл. 2–5 и K района) при K опор = 1 — это обязательный минимум толщины; затем проверьте температуру поверхности по 6.7.1 и, где нужно, конденсацию, замерзание и остывание среды.
• λ берите расчётную в конструкции по табл. Б.1 (зависит от средней температуры слоя), α — по табл. В.2 (7–12 в помещении, 20–52 на ветру, 5–7 для расчёта от конденсации), K опор — по табл. В.1.
• Температуры: помещение 20 °C, тоннели 40 °C, на воздухе — среднегодовая или отопительного периода по СП 131 (6.1.5); для теплосетей теплоноситель по табл. 15 — 65/90/110 °C и 50 °C в обратке.
• Округляйте толщину вверх до ряда производителя и не забывайте про пароизоляцию ниже 12 °C, покровный слой по прил. Б и предельные толщины прил. Г.

Каждый режим разобран на своей странице: тепловые потери трубопровода, толщина по нормам СП 61, таблицы норм, температура поверхности, изоляция от конденсата, время замерзания воды, греющий кабель, падение температуры по длине, теплопотери голой трубы. Смежные расчёты — гидравлика системы отопления и теплообменники.