ООО "Обогрев Люкс"
+7(812)615-85-87 Санкт-Петербург; 8(800)555-32-84 Бесплатно по России
Главная страница  / Статьи  / Анализ тепловых потерь на неподвижных опорах трубопроводов

Анализ тепловых потерь на неподвижных опорах трубопроводов

Более 100 лет назад В.Г. Шухов предложил теорию трубопроводного транспорта нефти и мазута, которая с некоторыми доработками, используется и по сей день. Тогда же, под его руководством был построен первый трубопровод для перекачки нефти, который показал правильность теории и высокую экономическую эффективность нового способа транспортировки. Со времени постройки первого трубопровода материалы тепловой защиты и её технология претерпели значительные изменения. Так, теплоизоляция больше не боится влаги, её теплопроводность снизилась в разы, монтаж существенно облегчился или стал вовсе ненужным, а срок службы достиг нескольких десятков лет. Широкое распространение получил электрический обогрев трубопроводов, который позволяет не только компенсировать тепловые потери, но и поддерживать заданную температуру продукта с необходимой точностью при минимально возможном расходе энергии. Современный инженер имеет в своём распоряжении эффективные средства расчёта тепловой защиты и развитую технологию её реализации. Тем не менее, инциденты на трубопроводном транспорте, связанные с переохлаждением продукта, всё-таки происходят. В некоторых случаях они связаны с закупоркой и, соответственно, аварийным остановом потока жидкости. Расследование причин таких инцидентов часто приводит к следующей ситуации: проектные расчёты верны,  температура, состав и расход продукта соответствовали проектным данным, система электрообогрева трубопровода работала исправно, а теплоизоляция не имела повреждений и обеспечивала проектный уровень тепловых потерь.
Что же привело к переохлаждению продукта? Расчеты показывают, что на некоторых неподвижных опорах в силу конструктивных особенностей теплопотери значительно увеличиваются. Расчеты подтверждаются экспериментальными данными, полученными путем инфракрасной съёмке «за-
мёрзших» трубопроводов и получил неоднократное подтверждение при последующих, более детальных исследованиях. Виновницами переохлаждения каждый раз становились приварные неподвижные опоры и противопожарные шайбы. Речь, конечно же, идёт далеко не обо всех конструкциях этих узлов. 
На рис. 1 изображены термограммы, типичные для приварных опор и противопожарных шайб. Термограммы получены при обследовании водоводов на УКПГ-31, г. Новый Уренгой. Водоводы выполнены из предварительно изолированных труб и замерзали до полной остановки при температурах ниже минус 30 °С. Для того, чтобы предотвратить замерзание были приняты экстренные меры в виде увеличения расхода и температуры воды. Термограммы дают однозначную картину – тепло стекает с трубопровода в окружающую среду по мостикам холода – металлическим рёбрам, не имеющим теплоизоляции. В представленном случае ситуация усугубляется тем, что ребро, создающее мостик холода, соприкасается по всей окружности с металлической трубой, выполняя роль охлаждающего радиатора. Более детальное инструментальное исследование показало, что цилиндрическая часть неподвижной опоры отдаёт окружающей среде в 26 раз (!) больше тепла на единицу площади, чем предварительно изолированная часть трубопровода. 
 Похожая 
картина наблюдалась и в случае с противопожарной шайбой – тепловые потери на ней в 11 раз больше,  чем на предварительно изолированной части трубы (см. рис. а). Конечно же, длина, на которой происходят такие чудовищные потери тепла,  крайне мала по отношению к длине трубопровода – толщина приварного ребра измеряется миллиметрами. Тем не менее, вода в обследованных трубопроводах замерзала. Было выдвинуто предположение о том, что характеристики потока воды (расход, температура, режим течения) были такими,  что локальный отвод тепла на опорах был достаточным для локального переохлаждения воды и роста кристаллов льда. Версия о локальном переохлаждении воды была подтверждена устройством дополнительной теплоизоляции неподвижных опор на одном из водоводов. В результате опоры всех водоводов были теплоизолированы, а расход и температура воды были возвращены к проектным величинам. Дополнительная изоляция неподвижных опор, по-видимому, является единственным приемлемым выходом из описанной ситуации.Так, увеличение мощности системы электрообогрева приведёт к увеличению температуры воды и, соответственно, увеличению тепловых потерь на трубопроводе. Конечно же, лучший выход – не создавать подобных условий. Для этого следует крайне внимательно относиться к принимаемым проектным решениям и при необходимости выполнять дополнительные расчёты теплообмена трубопровода на опорах, фланцах, врезках не обогреваемых труб и противопожарных шайбах.