Тепловая изоляция судовых трубопроводов

  Для гр. МЭМ – 416 и 426  

 04.05.2020 - 08.05.2020

Изучить и законспектировать материалы и методы современной изоляции судовых трубопроводов.

 

Тепловая изоляция судовых трубопроводов

Тепловая изоляция судовых трубопроводов выполняет следующие функции: - снижение потерь тепла и холода в окружающее пространство;                                      - уменьшение тепловыделений в помещениях, где проходят трубопроводы;                - предотвращение  отпотеваний  холодных трубопроводов (исключение конденсации на поверхности является минимальным требованием, которому должна соответствовать любая низкотемпературная изоляции);                               - предупреждение замерзания и поддержание требуемых технологических температур;                                                                                                                                    - обеспечение охраны труда обслуживающего персонала.

Тепловая изоляция позволяет создать безопасные и комфортные условия работы обслуживающего персонала. Она обязательна, если температура      поверхности трубопровода превышает 60 °С.                                                                                  В интервале температур 55 ... 60 °С применяется изоляция по усмотрению строителей судовых систем.

 Расчет тепловой изоляции

Металлические трубы чаще всего подвержены повышенной коррозии в связи с неправильным подбором теплоизоляции и нарушением технологии монтажа.                                                                                                                      Минеральная вата и стекловата - прекрасная изоляция, но, к сожалению, её технические характеристики: игольчатая структура, кислая среда (водородный показатель Ph выше 6,5) и гигроскопичность вызывают активную электрохимическую коррозию наружной поверхности металлических труб, особенно в местах сварных швов и прорыва трубопровода.                                                                                                             Поэтому на смену этой изоляции пришёл теплоизоляционный материал на основе вспененного каучука. Он негигроскопичен, обладает электроизоляционными свойствами, предохраняет металлические трубы от воздействия наведённых и блуждающих токов, что увеличивает срок службы вследствие полного устранения электрохимической коррозии на наружной поверхности труб.                                                                                              Например, фирма «Lisolante К -Flex» (Милан, Италия) - один из ведущих производителей теплоизоляционных материалов из вспененного каучука - изготавливает теплоизоляционные материалы, соответствующие М еждународному сертификату качества IS0-9002, сертифицированные в России.

Срок службы материалов свыше 50лет со стабильным сохранением их теплоизоляционных свойств (коэф-т теплопроводности 0,036 -0,04 Вт/(м-К)).

Обычно для расчета тепловой изоляции задаются следующими среднестатистическими значениями температур теплообменных сред:                 - температура наружной поверхности труб принимается равной температуре теплоносителя внутри труб;                                                                                               - предельная температура наружной поверхности изоляции принимается на 20 °С выше температуры окружающего воздуха;                                                                      - в местах, не связанных с постоянным пребыванием обслуживающего персонала, разность температур наружного слоя изоляции и окружающего воздуха допускается до 35 °С, а в отдельных случаях и до 45 °С;                                        - при окраске наружной поверхности изоляции в белый цвет удельный лучистый тепловой поток не превышает 120 Вт/м2, при допустимой разности температур между поверхностью изоляции и окружающим воздухом, равной 20 °С.

Количество теплоты, отдаваемое трубой в окружающее пространство конвекцией, определяется по закону Ньютона - Рихмана:                                                  Q = ак ^х F^хΔt,

где F — внешняя поверхность трубы;

Δt - разность температур между поверхностью трубы и окружающей сре

дой;

ак - коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы (в среднем коэффициент теплоотдачи к воздуху а* = 11,6 Вт/(м2-К), если температура теплоносителя ниже 10 °С).

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающему воздуху в среднем равен щ = 10 Вт/(м2-К).                                        Толщину изоляции арматуры и фланцев принимают равной толщине изоляции трубопроводов.                                                                                              При расчете трубопроводов, температура в которых ниже 10 °С, расчетная температура наружного слоя изоляции должна быть на 1,5 °С выше температуры точки росы (обычно эта температура на 3 ... 5 °С ниже температуры воздуха вне машинного отделения).

                                                                            

 Слой изоляции  и диаметр изоляции определяют по формулам при известных значениях следующих параметров: наружный диаметр трубы, температура теплоносителя, температура наружной поверхности изоляции, окружающей среды, коэффициенты теплопроводности изоляционного материала и теплоотдачи от изоляции к окружающей среде).                                   Толщина изоляции трубопроводов не должна превышать предельных δmах

значений, зависящих от условного прохода трубы Dy, приведенных далее:

D y, мм

 

δmах, мм,

 

 

Наружная поверхность изоляции должна быть отштукатурена с помощью тех же материалов, из которых выполнен основной слой изоляции, и оклеена хлопчатобумажной тканью, окрашенной масляной краской, или покрыта металлическим кожухом, что увеличивает термическое сопротивление изоляции.                                                                                                                                   Это увеличение термического сопротивления эквивалентно коэффициенту запаса для толщины изоляции. Например, отечественная промышленность производит высококачественные теплоизоляционные материалы «Thermoflex» и «Armaflex» (трубный и листовой материал из вспененного полиэтилена). Последний обладает высокой гибкостью материала, т.е. упруго сопротивляется температ урным деформациям, что позволяет экономить трудозатраты и время на изоляцию трубопроводов, а также дает возможность изолировать любые самые сложные фасонные детали. Закрытая пористая структура «Armaflex» в сочетании со специальным покрытием «Arma-Chek» и дополнительным армированием стекловолокнистым полотном имеет следующие положительные свойства:                                                                                - практически исключает образование коррозии под изоляцией;                                                         - обладает низким значением коэффициента теплопроводности (при 400 °С  X = 0,045 Вт/(м-К), при 0 °С значение X = 0,036 ... 0,040 Вт/(м-К));                                               - диапазон рабочих температур от -40 °С до +105 °С, а для материалов холодного применения «AF/Armaflex» и «NH/Armaflex» от -196 °С                                        до +105 °С, горячего применения «НТ/Armaflex» от -40 °С до +175 °С;                    - хорошие акустические свойства;                                                                                      - высокий фактор сопротивления проникновению влажности и водяного пара («мю-фактор»);                                                                                                                                              - высокое сопротивление трещинообразованию, вспучиванию и шелушению;

- низкий индекс токсичности при пожаре (обладает способностью сопротивления распространению пламени и полностью отвечает всем требованиям пожарной безопасности);                                                                                                   - отсутствие пыли, волокон и газов, разрушающих озоновый слой (определяет высокую экологическую эффективность материала);                                                    - покрытия с высокой степенью отражения ультрафиолета, имеющие стойкость к воздействию нефтепродуктов, химикатов, экстремальных погодных условий.

Для расчёта систем СЭУ, в частности, толщины слоя изоляции судовых трубопроводов, принимают среднее значение температуры забортной воды, равное 25 °С, среднее значение температуры окружающего воздуха в машинном отделении, равное 35 °С, в других помещениях - в пределах 20 °С. При этом температура наружной поверхности изоляции не должна превышать температуру в МО, равную 55 °С, в других помещениях - равную 40 °С.

При выборе материала для изоляции трубопровода необходимо помнить, чтобы критический диаметр изоляции был меньше наружного диаметра трубопровода без изоляции.

Для предотвращения образования конденсата в системах кондиционирования и холодильной техники толщина изоляции должна быть такой, чтобы температура на поверхности изоляции была не ниже температуры точки росы окружающего воздуха (при нормальных условиях окружающей среды толщина изоляции выбирается на размер больше, что предотвращает проникновение влажности после нескольких лет применения).