CC BY
24
QecmHWKjBTy'Mffl, №2, 2013[_
УДК 66.067:621.186.4 Профессор Ю.В. Красовицкий,
(Воронеж. гос. ун-т. инж. технол) кафедра процессов и аппаратов химических и пищевых производств, тел. (4732) 55-38-87
профессор С.Ю. Панов, студентка К.Б. Ким, студентка А.М. Чикалова
(Воронеж. гос. ун-т. инж. технол) кафедра машин и аппаратов химических производств, тел. (473) 249-91-13
Рациональная теплоизоляция газоходов и пылеуловителей в производстве огнеупоров
С учетом тенденции к интенсификации ряда отраслей, в том числе, и производств огнеупоров, сформулированы требования к теплоизоляционным материалам, приведены некоторые их свойства, рассмотрены нормы теплопотерь изолированными поверхностями в зависимости от температуры теплоносителя и соответствующие расчетные зависимости. Весьма удобны для оперативной работы расчеты номограммы, позволяющие определить толщину теплоизоляции для пылегазовых трактов круглого сечения и плоских рабочих поверхностей.
Considering the trend towards intensification of some industries, including refractory manufacturing, the requirements to insulation materials are determined. Some of their properties are given. Normal heat loss by insulated surfaces is studied depending on the coolant temperature.The corresponding calculating equations is studied. It is very convenient for operational work to use nomogram calculations for determining the thickness of insulation for round dust-and gas tracts and flat working surfaces.
Ключевые слова: теплоизоляция, теплопотери, огнеупоры, пылеулавливание.
Теплоизоляция газов и пылеулавливающей аппаратуры является необходимой предпосылкой успешной реализации аэродинамических способов повышения эффективности пылеулавливания, так как снижение температуры газов ниже очки росы неизбежно вызовет залипание распределительных устройств, изменение их геометрии и резкое увеличение значения коэффициента гидравлического сопротивления [1,2].
К теплоизоляционным материалам предъявляют следующие требования:
• низкая объемная плотность: до 650 кг/м для стационарных и до 250 кг/м3 для нестационарных установок;
• низкий коэффициент теплопроводности: не выше 0,10 Вт/(м-°С) при средней температуре 2000 °С ( средняя температура изоляции) для высокоэффективных теплоизоляционных материалов; 0,17 Вт/(м-°С) при средней температуре 170 °С для среднеэффектив-ных; 0,25 Вт/(м-°С) при средней температуре 125 °С для низкоэффективных материалов;
• высокая температуроустойчивость: материал не должен гореть и поддерживать горение, тлеть после удаления открытого пламени и должен выдерживать температурные преде -лы его применения;
© Красовицкий Ю.В., Панов С.Ю., Ким КБ.,
Чикалова А.М., 2013
• механическая прочность, определяющая долговечность изоляции и надежность ее эксплуатации;
• низкая водопоглощающая способность при погружении в воду и низкая гигроскопичность ;
• морозостойкость;
• биостойкость - материал не должен подвергаться гниению;
• антикоррозионностойкость - материал не должен вызывать или способствовать коррозии металла;
• отсутствие специального запаха - материал не должен выделять при эксплуатации и горении ядовитых и вредных газов, кроме оксида и диоксида углерода, и должен быть безвредным при монтаже и эксплуатации;
• воздухо- и газонепроницаемость;
• удобство в монтаже;
• материал должен изготавливаться промышленно.
Теплоизоляционный материал, который отвечал бы всем перечисленным требованиям, найти очень трудно. Однако многие требования можно удовлетворить созданием рациональной изоляционной конструкции с покровным слоем, предохраняющим изоляцию от увлажнения и увеличивающим ее механическую прочность и огнестойкость.
№2, 2013
В таблице 1 приведены объемная плот- наиболее распространенных теплоизоляцион-
ность и коэффициент теплопроводности ных материалов [2].
Таблица 1.
Некоторые свойства теплоизоляционных материалов
Теплоизоляционный материал Объемная плотность кг/м3 Коэффициент теплопроводности Вт/(м-°С)
Войлок шерстяной 330 0,053
Диатомит (молотый) 450 0,091+0,00028
Минеральная вата 150-250 0,047-0,070
Шлак доменный гранулированный 350-500 0,14-0,164
Шлак котельный штукатурка 700-1000 0,117-0,29
1680 0,784
Как следует из этих данных, исключительными преимуществами перед другими материалами обладает минеральная вата, она состоит из тончайших стекловидных волокон, полученных путем распыления жидкости расплава шихты из шлаков, горных пород или иных силикатных материалов.
Минеральную вату используют в качестве теплоизоляционного материала при температуре изолируемых поверхностей до 600 °С. Широкое применение получили минеральные маты, представляющие собой полотнища прямоугольной формы и равномерной толщины с обкладкой проволочной сеткой с двух сторон и прошитые отожженной проволокой диаметром 0,8 мм. Маты имеют продольную или поперечную прошивку. Размеры типовых матов следующие: длина 1000, ширина 500, толщина 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 мм.
В качестве покровного слоя по тепловой изоляции используют в основном изделия, которые при монтаже надо только собрать. К ним относятся готовые изделия из металлических листов, скорлупы из стеклопластика и т.п. Эти изделия применяют в качестве теплоизоляционных слоев для теплоизоляционных конструкций, изготовляемых централизованно, а также в качестве покровного слоя для сбор -ных теплоизоляционных конструкций, монтируемых на объектах из отдельных элементов.
Штукатурные покрытия используют только при отсутствии готовых сборных покрытий, а также на объектах сложной конфигурации и криволинейных поверхностях, где применение сборных покрытий затруднено. Штукатурные покрытия изготавливают из песчано-цементного раствора, а затем окрашивают алюминиевой АЛ-177 или перхлорирован-ной краской. Штукатурное покрытие, нанесенное на изоляцию вибрирующих объектов, оклеивают тканью (хлопчатобумажной, стек-
лянной или мешковиной) и окрашивают одной из указанных красок. В таблице 2 приведены нормы теплопотерь q поверхностями. Для газоходов диметром более 1000 мм их принимают как для плоских поверхностей. Среднюю температуру изоляционного слоя 1;Из определяют по формуле:
*ср= (*т +и3 )/2, (1)
где - температура на поверхности основного изоляционного слоя под штукатуркой, °С, принимают в зависимости от ^ - температуры теплоносителя и ^ - температуры окружающего воздуха по таблице 3.
Расчетные средние температуры основного изоляционного слоя 1:Ср при других расчетных температурах окружающего воздуха 1в приближенно находят по формуле:
*сР= 1ср25°с - (25 - *^)/2, (2)
Необходимое термическое сопротивление изоляции (в м2 С/Вт) определяют по формулам:
а) для плоских поверхностей и цилиндрических объектов диаметром более 1000 мм.
Яиз = ((Ь + ^-Ш!, (3)
б) для цилиндрических поверхностей диаметром мене 1000 мм.
Кт = (к + 0^-Ш2, (4)
где *т - температуры теплоносителя, °С; q -теплопотери с 1м2 поверхности изоляции, Вт/м2, или с 1 м цилиндра, Вт/м (по таблице 2).
Значения Ш] и т2 в формулах (3) и (4) приведены в таблице. 4.
Фестнги^ФЧУУИШ, №2, 2013
Т аблица2
Нормы теплопотерь д изолированными поверхностями при температуре окружающего воздуха 25 °С
в зависимости от температуры теплоносителя *т [1,2]
Наружный диаметр, мм q, Вт/м2, при tT, °С
75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
520 180 198 267 336 408 480 551 625 698 770 834
620 203 233 314 390 465 546 620 684 766 853 916
720 226 267 360 441 510 603 690 754 835 936 1018
820 250 302 398 490 562 670 760 830 920 1020 1110
920 280 335 445 545 615 740 830 910 1020 1120 1230
* Плоская поверхность 76 88 110 135 160 180 205 220 245 270 295
Таблица 3
Температура на поверхности основного изоляционного слоя под штукатуркой в зависимости от температуры теплоносителя ^ [1,2]
Температура воздуха, °С °С, при tT, °С
100 200 300 400 500 600
+25 40 50 60 70 80 90
+15 30 40 50 60 70 80
0 15 20 25 30 40 50
-10 5 10 15 20 25 30
-30 -15 -10 -5 0 0 10
Т аблица 4
Значения Ш1 и т2 при использовании в качестве покровного слоя штукатурки в зависимости от температуры теплоносителя ^
Диаметр газохода, мм m, м2-°С/Вт, при tT, °С
или формы изолируе- в помещении вне помещения
мой поверхности 100 300 500 100 300 500
Значения m2
630 0,071 0,063 0,056 0,041 0,037 0,033
720 0,063 0,057 0,053 0,036 0,034 0,031
820 0,057 0,053 0,048 0,033 0,031 0,028
920 0,057 0,048 0,043 0,030 0,028 0,027
Значения m}
Плоская поверхность - 0,19 - - 0,12 -
Для оперативного решения возникающих проблем, связанных с определением общей толщины теплоизоляции, весьма удобны номограммы приведенные в [1, 2].
ЛИТЕРАТУРА
1 Русанов, А. А. Справочник по пыле- и газоулавливанию [Текст] / А. А. Русанов. - М: Энергил. - 348 с.
2 Энтин, В. И. Аэродинамические способы повышения эффективности систем и аппаратов пылеулавливания в производстве огнеупоров [Текст] / В. И. Энтин, Ю. В. Красовицкий, Н. М. Анжеуров идр. - Воронеж: Истоки, 1998. - 362 с.
REFERENCES
1 Rusanov, A. A. Handbook of entrapment of gas and dust [Text] / A. A. Rusanov. - M: En-ergil. - 348 p.
2 Entin, V. I. Ways to improve the aerodynamic efficiency of dedusting systems and devices in the production of refractories [Text] / V. I. En-tin, Y. V. Krasovitsky, N. M. Anzheurov et al -Voronezh: Istoki, 1998. - 362 p.
