способ теплоизоляции трубопровода
| Классы МПК: | F16L59/06 устройства с применением воздушной прослойки или вакуума F16L59/08 средства для предотвращения излучения, например с использованием металлической фольги |
| Автор(ы): | Алексеев В.А., Грязнов К.Н. |
| Патентообладатель(и): | Алексеев Владимир Александрович, Грязнов Константин Николаевич |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2002-11-20 публикация патента:
20.12.2003 |
Изобретение относится к тепловой защите и может применяться в различных отраслях народного хозяйства для энергоресурсосбережения, преимущественно для трубопроводов подачи пара и горячей воды потребителям, а также в строительстве. Техническим результатом изобретения является снижение тепловых потерь, увеличение термического сопротивления изоляции, ослабление лучистого теплообмена и исключение свободной конвекции, простота осуществления, возможность использования при ремонте существующих теплотрасс, улучшение экологии работ. Это решается за счет способа теплоизоляции трубопровода путем ослабления лучистого теплообмена и исключения конвекции между трубопроводом и окружающей средой с помощью размещенных между трубопроводом и защитной оболочкой замкнутых воздушных полостей, образованных между установленными на трубопроводе опорными кольцами и прикрепленными к ним один над другим с зазором экранами из отражающего теплопроводного материала, при этом зазор 
между экранами из отражающего теплопроводного материала определяют в зависимости от предварительно рассчитанного числа Рэлея Ra*, находящегося в пределах Ra*<10, а в качестве защитной оболочки используют стальную трубу, внутренняя поверхность которой покрыта теплоотражающим составом, например алюминиевой пудрой, а наружная - нетеплопроводным материалом, например пенополиуретаном. 1 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
между экранами из отражающего теплопроводного материала определяют в зависимости от предварительно рассчитанного числа Рэлея Ra*, находящегося в пределах Ra*<10Формула изобретения
Способ теплоизоляции трубопровода путем ослабления лучистого теплообмена и исключения конвекции между трубопроводом и окружающей средой с помощью размещенных между трубопроводом и защитной оболочкой замкнутых воздушных полостей, образованных между установленными на трубопроводе опорными кольцами и прикрепленными к ним один над другим с зазором экранами из отражающего теплопроводного материала, отличающийся тем, что зазор между экранами из отражающего теплопроводного материала определяют в зависимости от предварительно рассчитанного числа Рэлея Rа*, находящегося в пределах Ra*<10Описание изобретения к патенту
Способ теплоизоляции трубопроводов относится к тепловой защите и может применяться в различных отраслях народного хозяйства для энергоресурсосбережения, преимущественно для трубопроводов подачи пара и горячей воды потребителям, а также в строительстве. Протяженность трубопроводного транспорта ограничивается гидравлическими и тепловыми потерями, величина которых сказывается на снижении эффективности централизованного теплоснабжения, удорожании выработки тепловой энергии, и может привести к потере качества теплоносителя, не позволяющей его дальнейшее использование в технологическом процессе. Для горячей воды решающим фактором в потере качества является рост гидравлических потерь, для пара, наоборот, в силу его малой плотности рост тепловых потерь опережает нарастание гидравлических потерь. Тепловые потери, снижая температуру пара, изменяют его состояние - из перегретого он переходит в насыщенное, из сухого насыщенного - в смесь пара и воды. По этой причине, а также ввиду безудержного роста цен на топливо задача снижения тепловых потерь приобретает главное значение в теплоснабжении. Единственным способом снижения тепловых потерь является увеличение термического сопротивление изоляции. Термическое сопротивление изоляционных изделий создается теплопроводностью используемого материала и толщиной изоляционного слоя. Предельная толщина регламентируется "Инструкцией по проектированию тепловой изоляции оборудования и трубопроводов промышленных предприятий" СН 542-81. Известен "Способ установки тепловой изоляции на трубопровод" по А.С. 1606798 F 16 L 59/05 от 16.03.88, заключающийся в размещении на трубопроводе жестких теплоизоляционных панелей в виде сегментов, металлопокрытий, скрепления последнего крепежными элементами и подкладывании под них дискретно по окружности трубопровода упругих элементов. По патенту РФ 2095679 известны также "Теплогидроизоляционный элемент и способ теплогидроизоляции металлических трубопроводов" F 16 L 59/00 от 01.06.95, при котором на трубу укладывают слой изоляционного материала в виде цилиндров и полуцилиндров, имеющих покрытие на внутренней цилиндрической поверхности, теплоотражающее зеркальное покрытие для получения различных значений коэффициентов теплопроводности. Наиболее близким по технической сущности является SU 1427145 A1, кл. F 16 L 59/06, 30.09.1988, в котором раскрыт способ теплоизоляции трубопровода, при котором формируют замкнутые воздушные полости. Для этого на трубопровод устанавливают опорные кольца, затем между опорными кольцами размещают оболочки из отражающего теплопроводного материала (лучеотражательные экраны) один над другим. Задачей предлагаемого технического решения является снижение тепловых потерь, увеличение термического сопротивления изоляции, ослабление лучистого теплообмена и исключение свободной конвекции, простота осуществления, возможность использования при ремонте существующих теплотрасс, улучшение экологии работ. Поставленная задача решается за счет способа теплоизоляции трубопровода путем ослабления лучистого теплообмена и исключения конвекции между трубопроводом и окружающей средой с помощью размещенных между трубопроводом и защитной оболочкой замкнутых воздушных полостей, образованных между установленными на трубопроводе опорными кольцами и прикрепленными к ним один над другим с зазором экранами из отражающего теплопроводного материала, при этом зазор между экранами из отражающего теплопроводного материала определяют в зависимости от предварительно рассчитанного числа Рэлея Ra*, находящегося в пределах Ra*<10
= 0+
tср,лежит в пределах 0,064-0,079 Вт/мoС для средних температур теплоносителя 150-250oС. Максимально достижимые величины термических сопротивлений изоляции из минеральной ваты приведены в таблице. Там же показаны сопротивления новой, созданной предлагаемым способом к внедрению многослойной воздушной изоляции. Толщина изоляции принята одинаковой для обеих изоляций. Расчеты проведены для одиночного паропровода при надземной прокладке с температурой пара 150-250oС. В случае использования многослойной воздушной изоляции в границах действующих нормативных тепловых потерь применение ее становится рациональным как для пара, так и для горячей воды: достигается существенная экономия материальных затрат, так как конструкция самой изоляции значительно упрощается - уменьшается количество экранов до 1-3 шт. По данным исследований для прослоек различной формы коэффициент конвекции находится в следующей зависимости от числа Рэлея:
Ra*<10
k 
1,0; 
где 
- толщина прослойки; 
- отношение длины пути конвективного тока к его проекции на вертикальную ось. Для горизонтальных цилиндрических слоевI = (n
R1+):(Д-);где R1 - радиус внутренней стенки;
Д - внешний диаметр полости. n1=3: n2=0
Учитывая, что n2=0,
. Для вертикальных цилиндрических слоев 
=1, а значит Ra*=Ra. Результаты расчетов сведены в таблицы 1 и 2.
Класс F16L59/06 устройства с применением воздушной прослойки или вакуума
Класс F16L59/08 средства для предотвращения излучения, например с использованием металлической фольги