Расчет изоляции грузовых танков

Для расчетов притока теплоты через изоляцию грузовых танков воспользуемся следующей формулой:

Q = λ A (T1-Т2)

ζ

где ζ — толщина изоляции, м; λ— удельная теплопроводность материала, Вт/(м-К); Q — тепловой поток, Вт;

А — площадь изоляции, м²; T1, — температура теплой поверхности изоляции, К; Т2 — температура холодной поверхно­сти изоляции, К.

Для наглядности рассмотрим применение этой формулы на конкретном примере.

Пример. Определим количество теплоты, которое проникает через изоляцию одного грузового танка судна вместимостью 75 000 м³. Танк изолирован полиуретановой пеной, наполненной фреоном, толщиной 100 мм; тепло-воспринимающая поверхность танка 690 м². Температура окружающей среды 30° С, а температура груза -40° С.

1. Из табл.20 выбираем значение удельной теплопроводности полиуретановой пены: 0,023 Вт/(мК).

2. Подставим известные значения в формулу для расчета притока теплоты (см. выше):

Q = (0,023 • 690 • 70) : 0,1 = 11 109 Вт = 11,11 кВт.

3. Если произойдет отделение изоляции танка от его переборок (например, при образовании льда между перебор­кой танка и изоляцией), то приток тепла будет значительно больше, поскольку в том месте, где отстала изоляция, сталь будет единственным изоляционным материалом между грузом и окружающей средой. Удельная теплопровод­ность стали составляет 50,2 Вт/м-К (табл. 20).

Таблица 20. Теплофизические характеристики некоторых материалов

Тип изоляции	Теплопроводность, Вт/м-К .	Плотность, КГ/М^3	Теплоемкость, кДж/кг-К
Неподвижный воздух	0,024	1,29	1,0
Полистирол (пена)	0,038	25	1,34
Эбонит (разрыхленный)	0,029	65	1,38
Полиуретан (пена)	0,023	40	1,26
PVC (пена)	0,033	40	1,34
Бакелит	0,041	32	1,34
Стекловата (маты)	0.035	20	0,84
Стекловата (насыпью)	0,041	60	0,84
Минеральная вата (маты)	0,035	45	0,84
Минеральная вата (насыпью)	0,041	100	0,84
Перлит	0,035	50	0,84
Сталь	50,2	7800	0,46

4. При толщине стали 20 мм приток тепла в танк составит (табл. 21)

Q = (50,2 • 690 . 70) : 0,02 = 121 233 000 Вт = 121 233 кВт.

Таблица 21. Множители для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименование

Число	Порядок измерения	Название	Сокращенное обозначение
1000000000000	10^12	Тера	Т
1000000000	10^9	Гига	Г
1 000000	10^6	Мега	М
1000	10^3	Кило	К
100	10^2	Гекто	Г
10	10	Дека	ДА
0,1	10^-1	Деци	Д
0,01	10^-2	Санти	С
0,001	10^-3	Мили	М
0,000001	10^-6	Микро	МК
0,000000001	10-^9	Нано	Н
0,000000000001	10^-12	Пико	п

Как видим, приток тепла через переборку танка будет на несколько порядков выше, чем приток тепла через 10-сантиметровый слой изоляции. Правда, этот расчет не является реалистичным, поскольку на практике вся изоля­ция танка не отваливается. Даже в таком, гипотетическом, случае на внешней поверхности танка будет образовывать­ся слой льда, выполняющий роль своего рода изолирующего материала. В этом случае приток тепла в танк будет значительно ниже.