Расчет требуемой толщины теплоизоляционного слоя
Программа позволяет рассчитать толщину теплоизоляционного слоя, состоящего из одного или двух различных теплоизоляционных материалов, или задавать толщину слоя вручную.
Расчет производится в соответствии с выбранным нормативным документом. Расчет трубопроводов с обогревающими спутниками по заданной температуре подвижного или неподвижного продукта выполняется по методике [11]. При расчете используются климатические данные (средние температуры и влажность воздуха, температуры грунта), автоматически определенные модулем Климатологии в соответствии с актуализированной версией СНиП 23-01-99* [13] или заданные пользователем. Расчет опирается на определенные нормативными документами [1-4] формулы и методики расчета, при этом термическое сопротивление теплоизоляционного слоя определяется с учетом изменения температуры (и соответственно теплопроводности материала) по толщине теплоизоляционного слоя. В случае задания толщины и материала (или физических свойств) стенки трубы или оборудования программа учитывает также и термическое сопротивление стенки.
Если задан только один материал теплоизоляционного слоя, программа рассчитывает его толщину отдельно по каждому из заданных пользователем критериев расчета. В случае, когда для материала включен флажок "Принимать толщину кратной 10 мм", толщины, полученные расчетом по критериям "по нормативной плотности теплопотока" и "от ожога", уменьшаются дополнительно на 3 мм. Это делается, поскольку согласно нормам [1] допускается для этих критериев отклоняться при подборе толщин типоразмеров в сторону уменьшения толщины до 3 мм. Затем из полученных толщин выбирается максимальная толщина Hрасч, величина которой проверяется на допустимость, при необходимости корректируется и используется при подборе слоев типоразмеров заданного материала. При этом в окне параметров для слоя данного материала в качестве расчетной толщины показывается результат расчета толщины по тому критерию, который определил величину Hрасч (без уменьшения на 3 мм).
Если же заданы два теплоизоляционных материала, то считается, что первый (внутренний) материал используется для понижения (либо повышения) температуры до пределов применимости наружного материала. Поэтому сначала производится расчет толщин исходя из условия, что температура на границе слоев материалов равна предельной рабочей температуре материала наружного слоя (максимальной для горячих продуктов и минимальной для холодных). Затем по полученной расчетной температуре внутреннего слоя материала производится расчет толщины и подбор слоев типоразмеров этого материала. В результате находится фактическая толщина внутреннего слоя. Далее производится перерасчет толщины наружного слоя материала при условии заданной толщины внутреннего слоя. Для полученной расчетной толщины наружного слоя материала также производится подбор слоев типоразмеров. После этого еще раз проводится поверочный расчет и проверяется фактическая температура на поверхности слоев. Если в результате подбора типоразмеров она вышла за пределы применения материала наружного слоя, производится необходимое увеличение толщины внутреннего слоя.
Особым случаем является задание двух материалов, из которых внутренним являются цилиндры (полуцилиндры, сегменты). В этом случае 2-й (наружный) материал рассматривается как дополнительный и сначала весь теплоизоляционный слой формируется из внутреннего материала. Если в силу ограниченного набора типоразмеров внутреннего материала это оказывается невозможным, программа выбирает внутренний слой максимально возможной толщины и выполняет для этой толщины по всем заданным критериям расчет толщины и подбор типоразмеров наружного слоя. Если при этом оказывается, что принятая толщина наружного слоя значительно превышает расчетную (более чем на 10 мм), то программа последовательно производит уменьшение принятой толщины внутреннего слоя с целью подобрать конструкцию более рационально.
Полученная в результате расчета общая фактическая толщина теплоизоляционного слоя сравнивается с рекомендуемой максимальной толщиной по соответствующему нормативному документу. Если полученная толщина превышает последнюю, то выдается соответствующее сообщение, и программа предлагает пользователю принять решение - согласиться на выбранную теплоизоляционную конструкцию или отвергнуть ее. В последнем случае, если материалы выбирались программой в соответствии с правилами выбора (а не вручную), программа продолжит просмотр правил и поиск других вариантов теплоизоляционных материалов, применимых в данном случае.
В случае успешного расчета и подбора изоляционной конструкции программа всегда проводит поверочный расчет, определяя расчетные значения плотности теплового потока и температуры на поверхности изоляционной конструкции, а также расчетную температуру внутренней поверхности каждого слоя теплоизоляционных материалов.
Если в изоляционной конструкции присутствует покровный слой, то после его выбора при необходимости толщина теплоизоляционного слоя пересчитывается в зависимости от значения коэффициента теплоотдачи, определяемого по коэффициенту излучения материала покровного слоя (низкий/высокий), местоположению изолируемого объекта и критерию расчета изоляции.
Заданная пользователем толщина
Если пользователь задал толщину изоляции, то она принимается в качестве расчетной и производится проверка сформированной конструкции на соответствие выбранным критериям расчета. Если какой-либо из критериев оказывается невыполненным, то выдается соответствующее сообщение и пользователю предлагается оставить заданную толщину или отказаться от нее. В последнем случае слои типоразмеров теплоизоляционного слоя останутся невыбранными. Пользователь также имеет возможность указать желаемый набор слоев типоразмеров заданного материала. В этом случае подбор слоев программой производиться не будет, а будут только определены толщины слоев в конструкции (с учетом уплотнения, если материал уплотняется), суммарная толщина изоляции, а также будет выполнена проверка выполнения выбранных критериев расчета.
При задании двух теплоизоляционных материалов допускается также задание толщины внутреннего слоя либо обоих слоев. При задании толщины слоев обоих материалов программа первоначально осуществляет подбор типоразмеров для заданной толщины каждого из слоев, при этом при невозможности (ввиду ограниченности набора типоразмеров) подобрать заданную толщину программа (с разрешения пользователя) принимает вместо заданной ближайшую большую толщину, для которой можно подобрать типоразмеры. После этого рассчитывается температура на границе слоев и проверяется, укладывается ли она в температурные пределы применения материала наружного слоя. Если не укладывается, программа сообщает об этом и прекращает расчет. После завершения подбора типоразмеров проверяется выполнение выбранных критериев расчета и выдаются соответствующие сообщения.
При задании толщины только слоя внутреннего материала производится подбор типоразмеров для этого слоя, при этом при невозможности (ввиду ограниченности набора типоразмеров) подобрать заданную толщину программа (с разрешения пользователя) принимает вместо заданной ближайшую большую толщину, для которой можно подобрать типоразмеры. Далее проверяется, не достаточно ли только сформированного внутреннего слоя для выполнения критериев расчета. Если недостаточно, то начинается формирование наружного слоя. Толщина и типоразмеры наружного слоя подбираются так, чтобы обеспечить выполнение выбранных критериев расчета. Затем проверяется, укладывается ли температура на границе слоев в температурные пределы применения материала наружного слоя. Если не укладывается, выдается соответствующее сообщение и расчет прекращается.
Задание толщины только внешнего слоя изоляции из двух теплоизоляционных материалов не допускается, программа в этом случае при расчете заданную толщину игнорирует.