Розрахунок товщини теплоізоляції

Для зниження інтенсивності випромінювань від зовнішніх поверхонь нагрітих тіл застосовуються матеріали з низькою теплопровідністю.

При виборі матеріалу ізоляції необхідно враховувати його механічні властивості та здатність витримувати високу температуру, а також дефіцитність і собівартість. Якщо температура об'єкта тепловиділення дуже висока, то звичайно використовується багатошарова ізоляція: спочатку ставиться матеріал, який витримує високу температуру (наприклад азбест), а потім - матеріал з іншою теплоізоляційною характеристикою.

Розрахунок теплоізоляції виконується у такій послідовності:

а) задаються допустимою температурою на поверхні ізоляції та у приміщенні, що дозволяє встановити допустимі теплові витрати об'єкта при наявності ізоляції;

б) визначають кількість теплоти q, що віддається одиничною поверхнею нагрітого тіла в одиницю часу у навколишнє середовище, Вт/м²-:

q = α-(T_iз-Т_п), (12.7)

де Т_із - температура на поверхні ізоляції, К; Т_п - температура повітря у приміщенні, К; α - сумарний коефіцієнт тепловіддачі від нагрітого тіла до повітря, Вт/(м²К):

α = α_пр+ α_к, (12.8)

б. 1) розраховують коефіцієнт тепловіддачі променевипромінюванням α_пр від нагрітого тіла до поверхні ізоляції, Вт/(м²-К):

, (12.9)

де ε - ступінь чорноти тіла (табл. 12.1); С_о =5,67 Вт/(м²·К⁴) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла; Т - температура всередині апарата, К;

б. 2) розраховують коефіцієнт вільної конвективної тепловіддачі α_к від поверхні теплоізоляції до повітря, Вт/(м²·К):

, (12.10)

де Nu – критерій Нуссельта із залежності (12.11); λ – коефіцієнт теплопровідності повітря (табл. 12.2); L – характерний розмір тіла (табл.. 12.3).

Таблиця 12.2

Теплофізичні характеристики сухого повітря

При тиску 735 мм рт. ст.

Таблиця 12.3

Nu = c(Gr·Pr)ⁿ, (12.11)

де с та п - емпіричні коефіцієнти (табл.12.3); Gr - критерій Грасгофта із залежності (12.12); Рr - критерій Прандтля (табл.12.2).

, (12.12)

де β - значення коефіцієнта об'ємного розширення повітря, К^-1, із залежності (12.13); g = 9,81 м/с² - прискорення вільного падіння; п - коефіцієнт кінематичної в’язкості повітря (табл. 12.4);

; (12.13)

в) визначають коефіцієнт теплопередачі К від нагрітого тіла до повітря, Вт/(м²·К):

, (12.14)

г) обчислюють товщину шару теплоізоляції δ_із, м:

, (12.15)

де λ_із, λ_ст - коефіцієнти теплопровідності, відповідно, ізоляційного матеріалу та стінки, що ізолюється (табл. 12.5); δ_ст - товщина стінки, що ізолюється, м.

Таблиця 12.4

Значення емпіричних коефіцієнтів с, п

В залежності від добутку Gr·Pr

Таблиця 12.5

Коефіцієнт теплопровідності матеріалів