теплова ізоляція

Теплова ізоляція призначена для зниження втрат тепла в навколишнє середовище і забезпечення санітарних норм у виробничих приміщеннях. З цією метою зовнішні поверхні гарячих стінок апаратів і трубопроводів покривають одним або кількома шарами теплоізоляційних матеріалів, що володіють низькими коефіцієнтами теплопровідності.

В якості теплової ізоляції широко використовують синтетичні і мінеральні матеріали, що мають пористу структуру з замкнутими дрібними порами, в яких виключається теплопередача конвекцією. Такі пористі матеріали мають досить малі значення коефіцієнта теплопровідності, що дозволяє при певній товщині шару ізоляції (зазвичай до 150 мм) і її конструкції отримати більшу величину термічного опору стінки. Хоча в якості теплоізоляційних можуть застосовуватися різні матеріали з низькою теплопровідністю, проте зазвичай під теплоізоляційними розуміють матеріали з коефіцієнтом теплопровідності при 50-100 ºС менше 0,25 Вт / (м · К). Найбільш поширені матеріали, що застосовуються для теплової ізоляції, наведені в табл. 7.5.

Таблиця 7.5- Характеристики деяких видів теплової ізоляції при 0-100С

Щільність, кг / м 3

Коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м · К)

При помірних температурах ізольованих поверхонь зазвичай наноситься один шар теплоізоляції, при високих - кілька шарів. Необходімуютолщінуоднослойной або багатошарової ізоляції плоскої стінки визначають за рівняннями (7.26) і (7.28). Так, в разі одношарової ізоляції з коефіцієнтом теплопровідності

з товщина шару δіз. необхідна для забезпечення температури зовнішній поверхні ізолюючого слояtіз:

де t1 іt2 - температури всередині апарату (трубопроводу) і зовні, відповідно.

Аналогічно для багатошарової ізоляції при товщині шарів з коефіцієнтами теплопровідності

З рівнянь (7.196) і (7.197) випливає, що ізоляційний шар на плоскій стінці з будь-якого матеріалу знижує втрати тепла і температуру tіз. Причому це зниження тим більше, чим товще ізолюючий шар. Для циліндричних стінок теплові втрати зменшуються непропорційно збільшенню товщини ізоляції. Це пояснюється тим, що при збільшенні товщини термічний опір шару ізоляції

збільшується, а термічний опір тепловіддачі в навколишнє середовищезменшується. Отже, при неправильному виборі товщини ізоляції втрати тепла можуть не тільки не зменшитися, а й зрости.

Відповідно до рівнянням теплопередачі для циліндричної стінки (7.31) теплові втрати

де d1 іd2 - внутрішній і зовнішній діаметри циліндра, на який накладається шар ізоляції.

Диференціюючи рівняння (7.198) по dіз і прирівнюючи похідну нулю, отримаємо

.

аналіз функції

показує, що вона має максимум при, тобто при даному діаметрі ізольованого циліндра втрати тепла в навколишнє середовище стають максимальними. Діаметр ізоляції, відповідний максимуму, і відповідна йому товщина ізоляції називаютсякрітіческімі: dкр, δкр. Таким чином, для зменшення втрат тепла необхідно, щоб діаметр ізольованого ціліндраdіз був би большеdкр. залежить в свою чергу отλіз і2.

Якщо ізолювання апарату (трубопроводу) проводиться з метою економії палива, то матеріал і товщина ізоляції вибираються виходячи з економічних міркувань шляхом зіставлення вартості ізоляції і вартості зекономленого тепла або палива. При ізолювання об'єкта з метою забезпечення технологічного процесу або з метою забезпечення санітарних умов праці проводять розрахунок для декількох видів ізоляції і вибирають з них ту, вартість якої менше інших. При виборі ізоляції велике значення мають також такі фактори, як вага, гігієнічність, гігроскопічність, зручність монтажу і термін служби ізоляції.