Как значение скорости ветра влияет на толщину изоляции?

Категории: 

Цель разработки технической изоляции, особенно в промышленном масштабе, является такой подбор решений, который при соблюдении норм, касающихся выполнения и приема изоляции, позволит достичь экономически обоснованного минимального коэффициента теплопередачи. Чтобы сохранить все необходимые параметры в заданных диапазонах, дизайнер должен учитывать множество факторов – в частности, специфику соединительного провода, материал оболочки, тип среды или условия окружающей среды.
Среди последних особое внимание стоит уделить значения скорости ветра – как на практике влияет на температуру поверхности оболочки и толщина изоляции?

Текущие условия проектирования и выполнения изоляции на промышленных объектах, определяет Норма PN-B-20105:2014-09 Теплоизоляции оборудования зданий и промышленных установок – Требования для проектирования, выполнения и приемки работ. В приложении А нормы мы можем найти критерии подбора толщины изоляции. Один из этих критериев предполагает, что толщина теплоизоляции следует определять в соответствии с нормой PN-EN ISO 12241:2010, в том числе с учетом необходимости удовлетворения требования максимальной температуры наружной поверхности изолированного оборудования или установки высокотемпературных. Больше информации на эту тему дает упомянутая норма PN-B-20105, который говорит: в случае изоляции zimnochronnej фактическая температура защитного кожуха изоляции не может отличаться более чем на 5% от температуры, проектируемой с учетом защиты от конденсации водяного пара на наружной поверхности zaizolowanego объекта. Большие перепады температур для изоляции zimnochronnej и превышение 50°C для изоляции теплозащитного допустимо в случае оправдано техническими соображениями, например, в месте соприкосновения с несущей конструкцией защитного кожуха, изолирующие колпаки, на włazach, wziernikach, kompensatorach, подвеске и опорах. Эта же норма говорит нам, однако, далее, что во время проектирования изоляции установок следует принимать, прежде всего, безопасность работающих рядом с ними людей: (...) в случае, когда контакт пользователя с объектом или его частью может привести к ожогам работников, следует применять на тех участках защитную изоляцию, если даже из соображений технологических и не требуется. В нормальных условиях работы максимальная допустимая температура наружной поверхности оболочки изоляции составляет 50°C.
Влияние ветра – ключевой фактор

Как аспект безопасности при проектировании промышленной изоляции необходимо реализовать на практике? Температура поверхности не, в конце концов, какой-либо мерой качества тепловой изоляции. Последняя зависит не только от расчета теплопроводности конструкции, но и от ряда технологических условий. Отнести к ним мы, в частности, температуру среды, температуру окружающей среды, состояние поверхности изоляции, наличие соседних тел излучающими ли влияние погодных условий. Фактором нередко упускают из виду, хотя, оказывающим значительное влияние на конечные параметры потерь тепла и температур поверхности, это явление охлаждения ветром. – Ветер усиливается теплообмен между поверхностью изоляции и окружающим их воздухом. Охлаждает, когда температура воздуха ниже, а греет, когда превышает температуру среды, – объясняет Роберт Kotwas, эксперт компании Paroc. – При осуществлении расчетов параметров изоляции, так что стоит принять значение скорости ветра. Плохо подобранные решение может существенно повлиять на температуру поверхности оболочки и изоляции, что фактические результаты будут явно отличаться от рассчитанных, – добавляет он. Чтобы проверить, насколько важную роль выполняет значение скорости ветра, достаточно сделать несколько профессиональных расчетов.

Для примерных расчетов[1] мы используем негорючую коврик на основе каменной ваты, для использования в качестве тепловой изоляции высокотемпературных проводов. Заявленное теплопроводность изоляции в 600°C составляет 0,161 вт/мк. В случае каменной ваты на параметр, включающий в себя четыре основных фактора:

теплопроводность неподвижного воздуха, заключенного между волокнами,
теплопроводность через волокна,
естественная и принудительная конвекция, возникающая в результате движения воздуха в вате,
тепловое излучение.
На необходимость расчета рассмотрим трубопровод стальной толщиной 8,8 мм и внешним диаметром до 406,4 мм. Через трубопровод поступает водяной пар с допустимой температуре 550°C. Трубопровод находится за пределами здания промышленного предприятия – средняя температура окружающей среды составляет 25°C, относительная влажность составляет на уровне 50%. Предполагая, что первоначально скорость ветра на уровне 0 м/с, чтобы достичь температуры поверхности, равной или ниже 50 °C, при плаще из оцинкованной стали, нам нужно 240 мм изоляции (рис. 1), а для оболочки из алюминиевого листа – 330 мм изоляции (рис. 2).

Как резко меняется температура на пальто для различных значений скорости ветра и консервативной, постоянной толщины изоляции, представлены в следующей таблице.

Влияние скорости ветра на вычислительную толщина изоляции представляет следующая таблица. Показано в ней, какая должна быть толщина утеплителя, чтобы при различных скоростях ветра температура на поверхности кожуха не превышала нормативных 50 °C. – Добавление для расчета ветра на скорости в один метр в секунду резко уменьшает толщину необходимой изоляции, – объясняет Роберт Kotwas. – В случае расчета параметров изоляции, при условии, что заказчик не будет других предположений, рекомендуется принимать следующие значения скорости ветра: 0,5-1 м/сек внутри помещений, 1-2 м/сек для установки защищенных снаружи, 4-8 м/сек для остальных установки на улице и в 8-10 м/сек для установок, расположенных на открытом воздухе в условиях сильного ветра, например на побережье, – советует эксперт Paroc.

Правильное проектирование изоляции в промышленных установках, необходимо учитывать многие факторы – не только технологических и экологических, но в определенных случаях также и те, что связаны с безопасностью работы. Зная, как значение скорости ветра влияет на температуру поверхности оболочки, дизайнер может лучше настроить необходимую толщину изоляционного материала для конкретного применения.