Розрахунок товщини теплової ізоляції апарата

 

Якщо теплові втрати для ізольованого апарата не регламенто­вані, а теплова ізоляція слугує як засіб, що оберігає обслуговуючий персонал від опіків, то в цьому випадку розрахунок товщини ізоляції апарата проводять за заданою температурою на поверхні ізоляції.

Температура на поверхні ізоляції апаратів у закритих приміщен­нях 45⁰С, а у відкритих приміщеннях 60⁰С.

Товщину ізоляційного шару δ_із для плоскої стінки визначають за формулою, м:

 

де t – температура теплоносія, ⁰С;

t₀ – температура навколишнього повітря ⁰С;

t_із – температура зовнішньої поверхні ізоляційного шару, ⁰С;

λ – коефіцієнт теплопровідності ізоляційного шару, Вт/(м·К)

α; – коефіцієнт тепловіддачі поверхні ізоляційної конструкції в навколишнє середовище, Вт/(м²·К);

Коефіцієнт теплопровідності ізоляційного шару λ_із. зі зміною температури змінюється лінійно. При розрахунку λ_із береться серед­ньоарифметичне значення температур на граничних поверхнях ізоляційного шару:

 

,

 

де λ₀ – коефіцієнт теплопровідності при 0⁰С, Вт/(м·К);

в – температурний коефіцієнт;

t_сер. – середня температура ізоляційного шару, ⁰С;

t_{в. із} – температура внутрішньої поверхні ізоляційного шару,⁰С;

t_з.із – температура зовнішньої поверхні ізоляційного шару, ⁰С.

Значення, необхідне для розрахунку λ із різноманітних мате­ріалів, наведено в (дод. 9).

Так, наприклад λ_із для альфолі гофрованої при t_в.із. = 110⁰С,
t_з.із. = 45⁰С буде дорівнювати:

 

.

 

Коефіцієнт тепловіддачі поверхні ізоляційної конструкції в нав­колишнє середовище можна розрахувати як суму складових

або за наближеною формулою, що враховує тепловіддачу конвекції α_к і випромінюванням α_в, Вт/(м²К)

для циліндричної поверхні товщину ізоляції визначають за формулою:

 

,

де Д_{к .} – зовнішній діаметр ізоляційної конструкції, м;

Д_{з .} – зовнішній діаметр ізолювального апарата, м (при роз­рахунку апаратів для варіння продуктів на підприємствах громадського харчування Д_з береться по діаметру зовніш­нього котла).

Для визначення необхідно керуватися даними табл. 1, в якій наведені функції x ln x, де

 

,

 

Приклад. Визначити товщину ізоляційного шару з мінеральної вати для парової труби зовнішнього діаметру Д_з = 0,6 м, щоб темпе­ратура на поверхні ізоляції не була більшою 45⁰С, температура стінки труби має 142⁰С, температура навколишнього середовища 25⁰С.

Коефіцієнт теплопровідності ізоляційного шару визначаємо за (дод. 9) при середній температурі шару ізоляції, Вт/(м∙К)

 

 

визначають значення коефіцієнта тепловіддачі від поверхні ізоляції в навколишнє повітря, Вт/(м²К)

 

.

 

Для циліндричної поверхні використовуємо формулу:

 

;

 

У табл. 2 знаходимо за x ln x значення

Товщину ізоляції знаходимо за формулою, м

 

 

Якщо зовнішній діаметр ізоляційної конструкції дорівнює 2м і більше, для розрахунку товщини ізоляції можна застосовувати фор­мули для плоскої стінки.

Використовуючи розміри котла, одержані в результаті розрахун­ку, необхідно накреслити розрахункову схему котла (бажано на мілі­метровому папері в масштабі). Розміри котла та розрахункова схема повинні бути використані при розрахунку теплового балансу.

 

Таблиця 2

Значення функції x ln x

 

x	x ln x	x	x ln x	x	x ln x
1,00	0,000	1,05	0,0512	1,10	0,1048
1,005	0,005	1,055	0,0565	1,105	0,110
1,01	0,0105	1,06	0,0617	1,11	0,1162
1,015	0,01515	1,065	0,067	1,115	0,1210
1,02	0,0202	1,07	0,0724	1,12	0,1270
1,025	0,0253	1,075	0,0777	1,125	0,1327
1,03	0,0304	1,08	0,0831	1,13	0,1380
1,035	0,0356	1,085	0,0885	1,135	0,1430
1,04	0,0407	1,09	0,0946	1.14	0,1492
1,045	0.046	1.095	0.0994	1,145	0,1545