uticaj toplotne izolacije na smanjenje gubitaka …smeitss.mycpanel.rs/procesing_2017/41.pdfnosiva...
TRANSCRIPT
UTICAJ TOPLOTNE IZOLACIJE NA SMANJENJE GUBITAKA ENERGIJE U INDUSTRIJSKIM I
ENERGETSKIM POSTROJENJIMA
Dr Stojan SIMIĆ, dipl. inž. maš.
Dr Goran ORAŠANIN, dipl. inž. maš.
Dr Dušan GOLUBOVIĆ, dipl. inž. maš.
Jovana BLAGOJEVIĆ, dipl. inž. maš.
Mr Davor MILIĆ, dipl. inž. maš.
Mašinski fakultet Istočno Sarajevo, Republika Srpska, BiH
Telefon: +387-53-810-111, +387-57-340-847
E-mail: [email protected]
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20171
UVOD
U cilju smanjenja gubitaka toplote u industriji i energeticiprimenjuje se toplotna izolacija opreme i instalacija.
Pri projektovanju od posebnog značaja je izbor adekvatnogizolacionog materijala i debljine izolacije.
Pored osnovnog zadatka koji se odnosi na smanjenje gubitakatoplote izolacijom se postižu i drugi efekti, kao što su:
• zvučna izolacija,
• protivpožarna zaštita materijala, i
• zaštita pogonskih radnika od opekotina.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20172
UVOD
U radu su prezentovane osnovne tehničke karakteristike iznačaj toplotne izolacije.
Na konkretnom primeru je izvršeno praćenja uticaja toplotneizolacije na smanjenje gubitaka toplote.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20173
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE I ZNAČAJ TOPLOTNE IZOLACIJE
Temperatura zida cevi ili posude se neznatno razlikuje odtemperature medijuma koji se nalazi u posudi ili struji krozcevovod.
Usled toga mogu se javiti značajni gubici toplote u okolinu zbogneizolovanih cevi i posuda.
U cilju smanjenja gubitaka toplote u industriji i energetici vrši seizolacija kotlova, rezervoara, posuda, cevovoda i cevne armature.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20174
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE I ZNAČAJ TOPLOTNE IZOLACIJE
Kao izolacioni materijali, u ovoj oblasti, najširu primenu imajukamena i staklena vuna i poliuretanska pena.
Nosiva konstrukcija toplotne izolacije se najčešće izrađuje odmetalnih profila kružnog poprečnog preseka.
Izolacioni materijali se postavljaju u oplatu od aluminijumskoglima, pocinkovanog lima, pocinkovanog obojenog lima ili limakoji predstavlja kombinaciju više legirajućih elemenata.
Spajanje oplate od limena se vrši vijcima ili zakovicama.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20175
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE I ZNAČAJ TOPLOTNE IZOLACIJE
Pri izboru toplotne izolacije u industriji i energetici potrebno je obratiti pažnju na sledeća svojstva toplotno izolacionih materijala:
• toplotnu provodljivost,
• koeficijent prolaska toplote,
• toplotni otpor,
• gustinu,
• stišljivost,
• trajnost,
• osetljivost na vodu i vlagu,
• protivpožarnu otpornost, i
• da je dobar zvučni izolator.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20176
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE I ZNAČAJ TOPLOTNE IZOLACIJE
Izbor materijala povezan je s predviđenim mestom i načinomugradnje.
Osim navedenih svojstava često je bitan faktor pri odlučivanju icena materijala.
Ponuda toplotno izolacionih materijala na tržištu poslednjih jegodina bogata.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20177
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE I ZNAČAJ TOPLOTNE IZOLACIJE
Osim uobičajenih i proverenih klasičnih toplotno izolacionihmaterijala na tržište dolaze i novi, tj. alternativni toplotnoizolacioni materijali koje proizvođači često predstavljaju kaoekološke materijale.
Ovi izolacioni materijali su u fazi eksploatacinih ispitivanja i jošnisu dostigli značajniju primenu u zemljama u regionu.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20178
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE I ZNAČAJ TOPLOTNE IZOLACIJE
Slika-Promena koeficijenta toplotne provodljivosti za različite materijale u zavisnosti od temperature
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 20179
IZBOR DEBLJINE TOPLOTNE IZOLACIJE
Da bi se odredila optimalna debljina toplotne izolacije opreme,potrebno je razmotriti uticaj spoljašnjeg prečnika opreme bez i saizolacijom na toplotni otpor, odnosno na gubitke toplote.
Kritični prečnik toplotne izolacije cevi je:
Ukoliko je kritični prečnik toplotne izolacije veći od spoljašnjegprečnika cevi (ds) nije isplativo postavljati izolaciju, jer će sepovećavati toplotni gubici.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201710
izkr iz
2
2(d )
mm
IZBOR DEBLJINE TOPLOTNE IZOLACIJE
Gubici toplote (q) prvo rastu sa povećanjem debljine izolacijeodnosno spoljašnjeg prečnika cevi sa izolacijom i postiže semaksimum kada je prečnik izolacije (diz) jednak kritičnomprečniku (dkr).
Daljim povećanjem debljine izolacije opadaju gubici toplote i priprečniku izolacije (diz) su jednaki kao i za cev koja nije toplotnoizolovana.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201711
IZBOR DEBLJINE TOPLOTNE IZOLACIJE
Slika - Uticaj debljine izolacije na gubitke toplote
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201712
IZBOR DEBLJINE TOPLOTNE IZOLACIJE
Na primer, za neizolovani cevovod nazivnog prečnika 100 mm krozkoji struji pregrejana vodena para pritiska 10 bara gubici toploteiznose 1052 W/m.
Ukoliko se ovaj cevovod toplotno izoluje sa CaSiO4 debljine 65 mmgubici toplote se smanjuju i iznose 73 W/m.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201713
IZBOR DEBLJINE TOPLOTNE IZOLACIJE
Kod toplotno neizolovane cevne armature (ventili, zasuni i dr.)gubici toplote su ekvivalentni gubicima toplote neizolovanogcevovoda dužine 1,1 do 1,3 m.
Kada su u pitanju neizolovane prirubnice kod cevovoda gubicitoplote su ekvivalentni gubicima toplote neizolovanog cevovodadužine 0,3 do 0,4 m.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201714
IZBOR DEBLJINE TOPLOTNE IZOLACIJE
Slika - Procena gubitaka toplote kroz 1 m neizolovane cevi
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201715
UTICAJ TOPLOTNE IZOLACIJE NA SMANJENJE GUBITAKA TOPLOTE
Na primeru cevovoda izvršeno je praćenja uticaja toplotneizolacije na smanjenje gubitaka toplote.
Merenje temperature je vršeno na površini cevi čiji je materijalugljenični čelik, kao i na površini aluminijumskog lima u čijem seoklopu nalazi toplotna izolacija od mineralne vune.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201716
UTICAJ TOPLOTNE IZOLACIJE NA SMANJENJE GUBITAKA TOPLOTE
Primer 1.
Spoljašnji prečnik cevovoda je 88,3 mm.
Kroz cevovod struji pregrejana vodena para pritiska 3,6 bara.Cevovod je toplotno izolovan u toku 2009. godine.
Merenje temperature je vršeno na površini cevi čiji je materijalugljenični čelik, kao i na površini aluminijumskog lima u čijem seoklopu nalazi toplotna izolacija od mineralne vune debljine 70 mm.
Rezultati izvrešnih merenja termovizijskom kamerom pokazuju daje temperatura na površini toplotne izolacije niža od temperaturena površini cevi za oko 180oC.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201717
UTICAJ TOPLOTNE IZOLACIJE NA SMANJENJE GUBITAKA TOPLOTE
Slika - Prikaz merenja temperature izvršenog termovizijskom kamerom cevovoda sa i bez izolacije (spoljašnji prečnik
cevovoda 88,3 mm)
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201718
UTICAJ TOPLOTNE IZOLACIJE NA SMANJENJE GUBITAKA TOPLOTE
Primer 2.
Spoljašnji prečnik cevovoda je 60,3 mm i debljina izolacije 50 mm.
Kroz cevovod struji pregrejana voden para pritiska 3,6 bara.Cevovod je toplotno izolovan u toku 2010. godine.
Rezultati izvrešnih merenja termovizijskom kamerom pokazuju daje temperatura na površini toplotne izolacije niža od temperaturena površini cevi za oko 139oC.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201719
UTICAJ TOPLOTNE IZOLACIJE NA SMANJENJE GUBITAKA TOPLOTE
Slika - Prikaz merenja temperature izvršenog termovizijskom kamerom cevovoda sa i bez izolacije (spoljašnji prečnik
cevovoda 60,3 mm)
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201720
ZAKLJUČAK
Smanjenje gubitaka toplote kod opreme industrijskih i energetskih postrojenja postiže se izborom adekvatne debljine i vrste materijala toplotne izolacije.
Osnovna dva zadatka toplotne izolacije su:
• kada je radni medijum zagrejan neophodno je svesti gubitke toplote u okolinu na najmanju moguću meru, i
• kada se radni medijum nalazi na temperaturi okoline cilj je da se spreči pad temperature odnosno njegovo smrzavanje.
Pored zadatka koji se odnosi na energetsku efikasnost toplotna izolacija ima značajnu ulogu sa aspekta zaštite na radu.
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201721
HVALA NA PAŽNJI
30. Međunarodni kongres o procesnoj tehnici – Procesing, Beograd, 1. i 2. jun 2017
30th International Congress on Process Industry – Procesing, Belgrade, 1st and 2nd June 201722