Критерии расчета изоляции
В программе предлагается несколько различных критериев расчета требуемой толщины теплоизоляционного слоя. Это все критерии, предусмотренные СНиП 41-03-2003 (СП 61.13330.2012) и некоторые другие.
Выбор критериев расчета производится на вкладке "Расчет" изолируемого объекта. В зависимости от назначения изоляции для того или иного изолируемого объекта пользователь может выбрать ту или иную совокупность критериев расчета. К ним относятся критерии расчета изоляции:
Для каждого изолируемого объекта доступны для задания только те критерии, расчет по которым имеет смысл в той или иной ситуации в зависимости от введенных параметров объекта (температуры продукта, расположения и т.д.). Поэтому некоторые критерии расчета в зависимости от ситуации будут недоступны. При выборе нескольких критериев расчета программа рассчитывает требуемую толщину теплоизоляционного слоя по каждому из критериев и затем выбирает наибольшую из них. Критерий расчета, для удовлетворения требований которого требуется наибольшая толщина теплоизоляционного слоя, считается определяющим.
Кроме того, некоторые из предлагаемых критериев расчета невозможно использовать одновременно, поскольку при расчете по этим критериям решается одна и та же задача, но с различными исходными данными. К таким критериям расчета относятся:
по нормированной плотности теплопотока, по заданной плотности теплопотока и по заданному общему теплопотоку - одновременно эти критерии использовать нельзя, поскольку во всех указанных случаях толщина теплоизоляционного слоя рассчитывается таким образом, чтобы теплопоток (или его плотность) от объекта не превышал некоторого значения (заданного пользователем или нормативного значения) - то есть, разница между этими критериями лишь в том, откуда берется требуемое значение теплопотока (или его плотности);
от ожога, от конденсации и по заданной температуре на поверхности - эти критерии также нельзя использовать одновременно, поскольку во всех указанных случаях толщина теплоизоляционного слоя рассчитывается таким образом, чтобы температура на поверхности изоляции не превышала некоторого значения (заданного пользователем или нормативного значения) - то есть, разница между этими критериями лишь в том, откуда берется требуемое значение температуры на поверхности;
по заданному изменению температуры движущегося продукта, по заданному количеству конденсата и по заданному изменению температуры неподвижного продукта в заданное время - одновременно эти критерии использовать нельзя, поскольку во всех указанных случаях толщина теплоизоляционного слоя рассчитывается таким образом, чтобы теплопотери от объекта не превышали некоторого значения (которое приводит к остыванию движущегося или неподвижного продукта или к его частичной конденсации по ходу течения) - то есть, разница между этими критериями лишь в том, каким образом рассчитывается требуемое значение теплопотерь.
Если для объекта задана опция "Автоматический выбор критериев расчета", то критерии выбираются программой автоматически по следующим правилам:
всегда (кроме корпуса и кровли вертикального резервуара) выбирается критерий "По нормированной плотности теплопотока";
если температура продукта превышает максимально допустимую температуру на поверхности изоляции, дополнительно выбирается критерий "От ожога";
для объектов, расположенных в помещении, с температурой продукта ниже температуры конденсации воды при заданной влажности помещения, дополнительно выбирается критерий "От конденсации";
для корпуса и кровли вертикального резервуара с обогревателем выбирается критерий "По заданной температуре неподвижного продукта".
По нормированной плотности теплопотока
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы плотность теплового потока от объекта не превышала нормированное значение.
Нормированное значение плотности теплопотока определяется автоматически (в зависимости от диаметра объекта, его температуры, расположения, района строительства и других параметров) и отображается в поле "Плотность теплового потока" вместе с расчетным значением. В зависимости от кривизны поверхности изолируемого объекта при расчете используется либо поверхностная плотность теплового потока (для объектов с Dy>1400мм или с плоской поверхностью), либо линейная (для объектов с Dy<1400мм). Обратите внимание, что в соответствии с пунктом 6.12 СНиП 41-03-2003 (и СП 61.13330.2012) "допускается принимать ближайшую более низкую толщину теплоизоляционного слоя в случаях расчета по температуре на поверхности изоляции и нормам плотности теплового потока, если разница между расчетной и номенклатурной толщиной не превышает 3 мм". Поэтому принятая толщина теплоизоляционного слоя может быть не более чем на 3мм меньше расчетной (а следовательно, и результирующая плотность теплопотока может немного превышать заданную).
Критерий расчета "По нормированной плотности теплопотока" доступен для любого типа изолируемых объектов с любыми параметрами.
По заданной плотности теплопотока
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы плотность теплового потока от объекта не превышала указанное пользователем значение.
Желаемое значение плотности теплопотока указывается в поле "Плотность теплового потока", там же указывается ее расчетное значение. Обратите внимание, что в соответствии со СНиП 41-03-2003 (и СП 61.13330.2012) в этом случае рекомендуется учитывать влияние опор оборудования и трубопроводов с помощью "Коэффициента утечки тепла через опоры", который задается в соответствующем поле.
Критерий расчета "По заданной плотности теплопотока" доступен для любого типа изолируемых объектов с любыми параметрами.
По заданному общему теплопотоку
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы общий тепловой поток от объекта не превышал указанное пользователем значение.
Желаемое значение теплопотока указывается в поле "Общий тепловой поток от объекта", там же указывается его расчетное значение и величина запаса в процентах. Обратите внимание, что в соответствии со СНиП 41-03-2003 (и СП 61.13330.2012) в этом случае рекомендуется учитывать влияние опор оборудования и трубопроводов с помощью "Коэффициента утечки тепла через опоры", который задается в соответствующем поле.
Критерий расчета "По заданному общему теплопотоку" доступен для любого типа изолируемых объектов с любыми параметрами.
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы температура на поверхности теплоизоляционной конструкции объекта не превышала нормированное значение.
Нормированное значение температуры на поверхности определяется автоматически (в зависимости от расположения объекта, его температуры и других параметров) и отображается в поле "Температура на поверхности объекта" вместе с расчетным значением. Обратите внимание, что в соответствии с пунктом 6.12 СНиП 41-03-2003 (и СП 61.13330.2012) "допускается принимать ближайшую более низкую толщину теплоизоляционного слоя в случаях расчета по температуре на поверхности изоляции и нормам плотности теплового потока, если разница между расчетной и номенклатурной толщиной не превышает 3 мм". Поэтому принятая толщина теплоизоляционного слоя может быть не более чем на 3мм меньше расчетной (а следовательно, и результирующая температура на поверхности объекта может немного превышать заданную).
Критерий расчета "От ожога" доступен для изолируемых объектов с температурой продукта превышающей нормированное значение (от ожога) и расположенных на открытом воздухе, в помещении или в тоннеле (для подземных объектов расчетов от ожога в СНиП и СП не предусмотрено). Также расчет от ожога выполняется для аппаратов с подогревателями и трубопроводов со спутниками, даже если температура продукта в аппарате (трубе) не превышает нормативное значение. Толщина изоляции в этом случае рассчитывается по температуре подогревателя (спутника) от ожога при включенном обогреве.
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы температура на поверхности теплоизоляционной конструкции объекта была не ниже того значения, при которой на поверхности теплоизоляционной конструкции будут конденсироваться пары влаги из окружающего воздуха (то есть, температуры точки росы).
Значение требуемой температуры на поверхности определяется автоматически (в зависимости от расположения объекта, температуры и относительной влажности окружающего воздуха и др.) и отображается в поле "Температура на поверхности объекта" вместе с расчетным значением.
Критерий расчета "От конденсации" доступен для изолируемых объектов с температурой продукта ниже температуры точки росы воздуха при заданных условиях (расположение, температура и относительная влажность) и расположенных на открытом воздухе или в помещении (для подземных объектов и объектов расположенных в тоннеле расчетов от конденсации в СНиП и СП не предусмотрено).
По заданной температуре на поверхности
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы температура на поверхности теплоизоляционной конструкции объекта была не ниже указанного пользователем значения (для "холодных" объектов) или же не превышала указанного пользователем значения (для "горячих" объектов).
Желаемое значение требуемой температуры на поверхности указывается в поле "Температура на поверхности объекта", там же указывается ее расчетное значение.
Критерий расчета "По заданной температуре на поверхности" доступен для любого типа изолируемых объектов с любыми параметрами.
По заданному изменению температуры движущегося продукта
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы температура продукта с известными свойствами и расходом, движущегося в трубопроводе, изменилась не более чем на указанную величину.
Обратите внимание, что в соответствии со СНиП 41-03-2003 (и СП 61.13330.2012) в этом случае рекомендуется учитывать влияние опор оборудования и трубопроводов с помощью "Коэффициента утечки тепла через опоры", который задается в соответствующем поле. Кроме того, при выборе данного критерия расчета автоматически возникает вкладка "Продукт", в которой необходимо ввести требуемые данные по перекачиваемому продукту.
К ним относятся:
температура продукта - это поле синхронизировано с полем "Температура продукта" окна параметров изолируемого объекта;
начальное давление, давление в конце участка - начальное давление задается для определения теплофизических свойств продукта при расчете по различным библиотекам. Давление в конце участка задается для правильного расчета изменения энтальпии;
расход продукта - массовый или объемный;
изменение температуры продукта - допустимое изменение температуры продукта по ходу его течения;
плотность продукта;
изменение энтальпии продукта.
Также все требуемые для расчета теплофизические свойства продукта могут быть рассчитаны автоматически с помощью одной из встроенных в программу библиотек расчета свойств при задании продукта в дереве элементов проекта.
Этот критерий расчета часто применяется на практике для расчета изоляции технологических трубопроводов, когда исходя из специфики технологического процесса требуется обеспечить требуемые характеристики продукта в конечной точке трубопровода. Данный вид расчет работает только для случая остывания продукта, но не его согревания.
Критерий расчета "По заданному изменению температуры движущегося продукта" доступен только для участков трубопроводов.
По заданному количеству конденсата
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы для газообразного продукта, движущегося в трубопроводе с некоторым расходом, доля конденсата, выпадающего по ходу его течения, не превышала указанную величину.
Обратите внимание, что в соответствии со СНиП 41-03-2003 (и СП 61.13330.2012) в этом случае рекомендуется учитывать влияние опор оборудования и трубопроводов с помощью "Коэффициента утечки тепла через опоры", который задается в соответствующем поле. Кроме того, при выборе данного критерия расчета автоматически возникает вкладка "Продукт", в которой необходимо ввести требуемые данные по перекачиваемому продукту.
К ним относятся:
температура продукта - это поле синхронизировано с полем "Температура продукта" окна параметров изолируемого объекта;
начальное давление - задается для определения теплофизических свойств продукта при расчете по различным библиотекам;
расход продукта - массовый или объемный;
количество конденсата - желаемое количество конденсата продукта, выпадающего по ходу его течения (задается в объемных процентах, если задан объемный расход и в массовых, если задан массовый);
удельная теплота конденсации продукта - в данной версии программы рассчитывается только по библиотеке WaterSteamPro, если в продукте задана другая библиотека, то удельную теплоту конденсации необходимо задавать вручную.
Критерий расчета "По заданному количеству конденсата" доступен только для трубопроводов и их элементов.
По заданному изменению температуры неподвижного продукта в заданное время
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы температура продукта с известными свойствами, находящегося в неподвижном виде в оборудовании (или в трубопроводе в случае остановки перекачки) изменилась не более чем на указанную величину в указанный промежуток времени.
Обратите внимание, что в соответствии со СНиП 41-03-2003 (и СП 61.13330.2012) в этом случае рекомендуется учитывать влияние опор оборудования и трубопроводов с помощью "Коэффициента утечки тепла через опоры", который задается в соответствующем поле. Кроме того, при выборе данного критерия расчета автоматически возникает вкладка "Продукт", в которой необходимо ввести требуемые данные по перекачиваемому продукту.
К ним относятся:
температура продукта - это поле синхронизировано с полем "Температура продукта" окна параметров изолируемого объекта;
начальное давление - задается для определения теплофизических свойств продукта при расчете по различным библиотекам;
изменение температуры продукта - допустимое изменение температуры продукта в указанное время;
время изменения свойств продукта - промежуток времени, в течение которого продукт остается неподвижным;
объем стенок емкости - рассчитывается автоматически при задании толщины стенки оборудования или трубопровода. Если эта величина не задана, то при расчете термическое сопротивление стенки аппарата или трубопровода учитываться не будет;
удельная теплоемкость материала стенки - задается для учета термического сопротивления стенки аппарата или трубопровода;
объем продукта в емкости - задается для оборудования. Для трубопроводов рассчитывается автоматически исходя из геометрии участка трубы с учетом полного заполнения всего сечения трубы;
скрытая удельная теплота замерзания;
плотность продукта;
изохорная теплоемкость продукта.
Также все требуемые для расчета теплофизические свойства продукта могут быть рассчитаны автоматически с помощью одной из встроенных в программу библиотек расчета свойств при задании продукта в дереве элементов проекта.
Этот критерий расчета часто применяется на практике для расчета изоляции различного рода трубопроводов и оборудования на случай аварийных ситуаций, когда недопустимо чрезмерное остывание продукта при остановке его перекачки. В этом случае в качестве "Времени изменения свойств продукта" указывается время требуемое для ликвидации последствий аварии и запуска производства заново. Данный вид расчет работает только для случая остывания продукта, но не его согревания.
Критерий расчета "По заданному изменению температуры неподвижного продукта в заданное время" доступен для любого типа изолируемых объектов с любыми параметрами.
По заданной температуре неподвижного продукта
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую конфигурацию наружного подогревателя резервуара для обеспечения заданной температуры хранения продукта в резервуаре с заданной теплоизоляционной конструкцией. В этом случае толщина теплоизоляционного слоя программой не рассчитывается, а задается пользователем (в правилах выбора или вручную).
Расчет по данному критерию производится только для резервуаров с обогревом. Поэтому на соответствующей вкладке окна параметров объекта необходимо задать параметры наружного подогревателя (подробнее о задании подогревателей).
Исходными данными для расчета системы обогрева являются:
геометрические параметры резервуара и его кровли (см. задание параметров аппаратов и их конструктивных элементов):
наружный диаметр;
условный диаметр;
толщина стенки;
высота резервуара.
размеры и свойства материалов изоляции (см. ручное задание слоев изоляции);
сведения о хранимом продукте, а также веществе, используемое в качестве теплоносителя;
ряд технологических параметров:
начальная и конечная температуры теплоносителя;
абсолютное давление теплоносителя;
толщина воздушной прослойки, в которой будут располагаться трубки обогревателя;
коэффициент заполнения резервуара - доля пространства резервуара, занятого хранимым продуктом;
теплопроводность стенки обогревателя - для учета ее термического сопротивления;
коэффициент запаса;
температура хранения продукта;
относительная шероховатость стенки, сумма коэффициентов местных сопротивлений одной секции и допустимый перепад давлений - для расчета гидравлики.
Кроме того, в исходных данных пользователь может задать свои ограничения на некоторые расчетные параметры, чтобы программа подбирала конструкцию подогревателя исходя из этих требований:
количество секций подогревателя (от и до);
высота воздушной прослойки (от и до);
диапазон диаметров трубок подогревателя (от и до).
При этом программа рассчитывает требуемый расход теплоносителя и диаметр, длину и количество секций трубок подогревателя, необходимые для обеспечения заданной температуры. При этом учитывается падение давления подогревателя (оно не должно превышать заданного) и размеры воздушной прослойки (подогреватель должен в ней поместиться, причем с некоторым запасом). Программа стремится выбрать минимально необходимое число секций (с учетом введенным пользователем ограничений), минимизировать тепловую нагрузку на теплоноситель и его длину, выбирает оптимальное значение диаметра подогревателя с учетом ограниченного размера воздушной прослойки и допустимого падения давления теплоносителя.
Этот критерий расчета часто применяется на практике для расчета подогревателей вертикальных резервуаров для поддержания в них требуемых параметров продукта.
Критерий расчета "По заданной температуре неподвижного продукта" доступен только для вертикальных резервуаров, имеющих подогреватели.
По заданной температуре подвижного продукта
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы температура продукта, перекачиваемого в трубопроводе с обогревающим(и) спутником (спутниками) оставалась постоянной и равной заданному значению по ходу всего трубопровода.
Расчет по данному критерию производится только для трубопроводов с обогревающими спутниками. Поэтому на соответствующей вкладке окна параметров объекта необходимо задать параметры спутника (подробнее о задании спутников).
К ним относятся:
геометрический тип конструкции тепловой изоляции;
количество спутников;
расстояние между осями спутников;
наружный диаметр спутника;
температура спутника;
минимальная температура продукта - желаемое значение температуры продукта, которое должно поддерживаться постоянным по всему трубопроводу с помощью обогревающего спутника;
температура окружающей среды, при которой включается спутник.
Этот критерий расчета часто применяется на практике для расчета изоляции технологических трубопроводов, когда исходя из специфики технологического процесса требуется обеспечить требуемые характеристики продукта в конечной точке трубопровода, либо когда не допускается изменение параметров продукта на всем его пути течения по трубопроводу (что достигается благодаря обогревающим спутникам).
Критерий расчета "По заданной температуре подвижного продукта" доступен только для трубопроводов и их элементов, имеющих спутники.
От конденсации на внутренней поверхности
При использовании этого критерия программа подбирает требуемую толщину теплоизоляционного слоя таким образом, чтобы пары влаги газообразного продукта с известными свойствами и расходом, движущегося в трубопроводе или газоходе, не конденсировались на внутренней поверхности трубопровода или газохода.
При выборе данного критерия расчета автоматически возникает вкладка "Продукт", в которой необходимо ввести требуемые данные по перекачиваемому продукту.
К ним относятся:
температура продукта - это поле синхронизировано с полем "Температура продукта" окна параметров изолируемого объекта;
начальное давление - задается для определения теплофизических свойств продукта при расчете по различным библиотекам;
расход продукта - массовый или объемный;
плотность продукта;
изобарная теплоемкость продукта;
теплопроводность продукта;
кинематическая вязкость продукта;
температура росы продукта;
коэффициент объемного расширения продукта.
Также все требуемые для расчета теплофизические свойства продукта могут быть рассчитаны автоматически с помощью одной из встроенных в программу библиотек расчета свойств при задании продукта в дереве элементов проекта.
Этот критерий расчета часто применяется на практике для расчета изоляции газоходов, транспортирующих газообразные вещества, содержащие водяные пары или водяные пары и газы, которые при растворении в сконденсировавшихся водяных парах могут привести к образованию агрессивных продуктов.
Критерий расчета "По заданному изменению температуры движущегося продукта" доступен только для трубопроводов и их элементов, а также для аппаратов типа "Воздуховод, газоход".