Ta strona używa cookies w celu poprawnego jej funkcjonowania oraz analizy statystyk. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki. Pamiętaj, że zawsze możesz te ustawienia zmienić, wyłączając obsługę cookies w swojej przeglądarce.
niedziela, 17 lutego 2019, imieniny: Donata, Gizeli, Łukasza
Serwisy:

 

REKLAMA
reklama
Nie rzucaj liczb na wiatr, czyli jak szacować straty ciepła z instalacji przemysłowych?
dodano: 2019-02-01
powrót »

Procesy fizyczne, jakie zachodzą w funkcjonujących instalacjach przemysłowych czy rurociągach ciepłowniczych, są bardzo złożone. To, co głównie interesuje inżynierów i projektantów, a więc wielkość strat ciepła z układu oraz temperatury panujące na powierzchniach roboczych, zależą od całego szeregu czynników. Wśród nich szczególną uwagę warto zwrócić na siłę wiatru. Jak aspekt ten wpływa na izolacyjność termiczną, a w efekcie wydajność instalacji?


W idealnym świecie instalacje przemysłowe zabezpieczano by możliwie jak najgrubszą warstwą izolacji, co pozwalałoby na zredukowanie strat ciepła do minimum, a w konsekwencji na uzyskanie procesów maksymalnie efektywnych z punktu widzenia utrzymania ruchu i kosztów eksploatacji. – W rzeczywistości grubość izolacji często bywa mocno ograniczana, co wynika z barier technicznych lub czysto finansowych – podkreśla Michał Nękanowicz, Doradca Techniczny ds. Współpracy z Biurami Projektowymi w Paroc Polska. – Dobór odpowiednich wymiarów materiału powinien wszak znaleźć uzasadnienie ekonomiczne, co oczywiście nie jest łatwe, biorąc pod uwagę chociażby rosnące ceny energii – dodaje.

Grubość izolacji rurociągów w postaci mat czy otulin powinna zatem stanowić wypadkową szeregu czynników, co pozwoli na jak najdokładniejsze oszacowanie strat związanych z akumulowaniem lub transportem medium. Zasad obliczania strat ciepła dostarcza norma PN-EN ISO 12241:2010 „Izolacja cieplna wyposażenia budynków i instalacji przemysłowych -- Zasady obliczania”. W celu określenia wymaganej izolacji, niezbędna jest znajomość geometrii obiektów oraz właściwości fizycznych materiałów, z których są one wykonane. Znaczenie mają też czynniki środowiskowe.

Opór cieplny niejedno ma imię

Straty cieplne wzrastają współmiernie do rosnącej amplitudy temperatur transportowanego medium i otoczenia, choć w dużej mierze zależą także od oporu, jaki energia termiczna napotka na swojej drodze, przenikając na zewnątrz rurociągu. Opór cieplny R oblicza się jako sumę cząstkowych wartości oporów przewodzenia warstw przewodu (Ri) oraz oporów przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni rurociągu (Rsi) i zewnętrznej powierzchni osłony izolacji (Rse). Odwrotność oporu cieplnego R określana jest jako współczynnik przenikania ciepła U, który często wykorzystuje się przy określaniu izolacyjności przegród budowlanych.równanie.png

Z punktu widzenia inżyniera projektującego instalacje, które docelowo mają przebiegać na zewnątrz budynków, szczególne znaczenie zdaje się mieć właśnie opór przejmowania ciepła po stronie zewnętrznej rurociągu (Rse). – Wielkość ta zależy głównie od współczynnika przejmowania ciepła oraz radiacyjnej wymiany ciepła, a te z kolei oblicza się m.in. na podstawie prędkości wiatru, średnicy płaszcza, współczynnika emisyjności materiałów czy amplitudy temperatur osłony izolacji i otaczającego powietrza – wyjaśnia Michał Nękanowicz. – Zmiana któregokolwiek z parametrów wpływa na wartość współczynnika przejmowania ciepła, z czego największe znaczenie ma właśnie prędkość wiatru – dodaje ekspert Paroc.

Nie rzucaj liczb na wiatr!

Aby unaocznić, jak prędkość wiatru wpływa na parametry termiczne izolacji i rurociągu jako całości, warto skorzystać z narzędzia obliczeniowego PAROC Calculus. Do przykładowych obliczeń weźmy stalowy rurociąg o średnicy zewnętrznej 406,4 mm i grubości ścian 8,8 mm, który będzie transportować parę wodną o temperaturze 550°C. Hipotetyczny przewód biegnie na zewnątrz, dlatego określmy też warunki atmosferyczne: średnia temperatura otoczenia wynosi 25°C, a wilgotność względna powietrza – 50%. W ramach eksperymentu wykorzystaliśmy niepalną matę z wełny kamiennej PAROC Pro Wired Mat 130, której przewodność cieplna w temperaturze 600°C wynosi 0,161 W/mK.

Ponieważ mamy do czynienia z rurociągiem wysokotemperaturowym, niezbędne będzie założenie takiej grubości izolacji, która nie tylko pozwoli na ograniczenie strat ciepła, ale zapewni też prawidłową temperaturę płaszcza – maximum 50°C, zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO 12241:2010. Jeśli przyjmiemy prędkość wiatru na poziomie 0 m/s, potrzebować będziemy do tego zadania izolacji trójwarstwowej o łącznej grubości 240 mm (w przypadku płaszcza ze stali ocynkowanej) lub 330 mm (przy płaszczu aluminiowym).

PAROC Calculus - izolacja z płaszczem (stal ocynkowana) [fot. Paroc].pngPAROC Calculus - izolacja z płaszczem (aluminium) [fot. Paroc].png


To, jak gwałtownie zmienia się temperatura na powierzchni płaszcza w warunkach odmiennej prędkości wiatru przy zachowaniu tej samej grubości izolacji, obrazuje poniższy wykres.

Wpływ prędkości wiatru na temperaturę powierzchni płaszcza [fot. Paroc].png 

 
Aby ciepło... nie przeminęło z wiatrem

Praktyka projektowa udowadnia, że opór przejmowania ciepła po stronie zewnętrznej izolowanych rurociągów jest co najmniej o rząd większy po, niż po stronie wewnętrznej. Jednocześnie wielkość ta zmienia się znacząco wraz z rosnącą prędkością wiatru. – Wiatr ma to do siebie, że potęguje wymianę ciepła pomiędzy powierzchnią izolacji, a otaczającym je powietrzem – podkreśla Michał Nękanowicz. – Dokonując kalkulacji parametrów izolacji warto zatem uwzględnić średnie wartości prędkości wiatru w danym miejscu. Dobrane rozwiązanie może bowiem wpłynąć zarówno na wielkość strat ciepła, jak też na temperaturę powierzchni płaszcza izolacji – podsumowuje ekspert Paroc.



powrót »
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama

POLECAMY

POLECAMY

POLECAMY

POLECAMY

POLECAMY

POLECAMY

POLECAMY

POLECAMY

 

REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama
REKLAMA
reklama

© forumfirm.pl 2017 Wszelkie prawa zastrzeżone ! Korzystanie z serwisu oznacza akceptację Regulaminu. Informacje o Cookies.