Тепловая изоляция находит широкое применение в нефтехимической промышленности для уменьшения тепловых потерь, что является важным экономическим фактором при проектировании технологических аппаратов и трубопроводов. Кроме того, использование теплоизоляции способствует надежному проведению адиабатных, изотермических, экзотермических и других специфических химико-технологических процессов, а также защите оборудования от коррозии за счет предотвращения образования конденсата.Не менее важным фактором является обеспечение безопасных условий труда для рабочего персонала. В соответствии с данными таблицы 1 [1], температура наружной поверхности тепловой изоляции для аппаратов, расположенных в рабочей или обслуживаемой зонах помещений, не должна превышать 35-55 °С. Температура наружной поверхности тепловой изоляции оборудования, расположенного на открытом воздухе в рабочей или обслуживаемой зоне, должна быть не выше 60 °С. Для трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, температура наружной поверхности тепловой изоляции не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, и не должна быть выше 75 °С.К материалам для тепловой изоляции предъявляются следующие требования: значение коэффициента теплопроводности не должно превышать 0,12 Вт/(м∙К) при 25°С; малая плотность (менее 400 кг/м3) за счет высокой пористости; низкая гигроскопичность; высокая удельная массовая теплоемкость (не менее 800 Дж/(кг∙К)); термостойкость, механическая прочность, достаточная пластичность; пожаробезопасность (при горении материала не должны выделяться вредные и ядовитые вещества); отсутствие собственного запаха и невосприимчивость к посторонним запахам; доступность, дешевизна и долговечность материала.Таблица 1Допускаемая температура изолируемых поверхностей,расположенных в рабочей или обслуживаемой зонах помещенийТемпература технологическойсреды в аппарате (трубопроводе), °СТемпература наружной поверхности тепловой изоляции, °С, не болеевыше 500 °С55от 150 до 500 °С45150 °С и ниже40температура вспышки паров ниже 45 °С35 В работе [2] рассмотрены основные положения, которые следует учитывать при подборе материала тепловой изоляции. Показано, что при подборе материала для тепловой изоляции следует определить ее критический диаметр dткр  и проверить условие целесообразности применения выбранного материала:dткр=2λтα0≤dн, (1)где λт  – коэффициент теплопроводности материала тепловой изоляции, Вт/(м·К); α0  – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде (атмосферному воздуху), Вт/(м2К); dн  – наружный диаметр изолируемой поверхности, м.Известно, что увеличение толщины теплоизоляционного слоя не приводит к пропорциональному уменьшению тепловых потерь, так как в этом случае помимо увеличения термического сопротивления теплопередачи стенки возрастает площадь наружной поверхности теплообмена с окружающей средой [3]. Критический диаметр тепловой изоляции соответствует минимальному значению полного термического сопротивления или, другими словами, максимальным потерям теплоты через наружную поверхность. Если условие (1) не выполняется, то следует выбрать другой материал с меньшим коэффициентом теплопроводности.В настоящей работе рассмотрен подход к определению материала и толщины тепловой изоляции. Схематический разрез стенки аппарата, покрытого тепловой изоляцией, изображен на рисунке 1. Задача заключается в подборе материала и определении толщины тепловой изоляции sт  для аппарата с внутренним диаметром d=1300 мм , в котором происходит конденсация водяного пара при температуре t1=152  °С, чтобы при температуре окружающего воздуха t5= 20 °С температура наружной поверхности изоляции t4  не превышала 40°С.В качестве материала тепловой изоляции выбираем стеклянную вату с коэффициентом теплопроводности λт=0,05  Вт/(м·К). Проверим условие (1) целесообразности использования выбранного материала тепловой изоляции:2·0,0510≤1,308; 0,01 м<1,308 м,  условие выполняется,где 5≤α0≤15  Вт/(м2·К) – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху (ламинарное движение); dн=d+2s=1,308 м  – наружный диаметр аппарата, м; s=0,004 м  – толщина стенки аппарата. Рисунок 1 – Разрез стенки аппарата, покрытого тепловой изоляцией. При стационарном режиме, согласно закону сохранения энергии, плотность теплового потока q0  в окружающую среду будет одинакова для всех этапов теплопередачи, соответственно:λтsт·t3-t4=K0t1-t5, (2)где K0  – коэффициент теплопередачи от горячего теплоносителя в окружающую среду через двухслойную стенку, Вт/(м2·К) :K0=1α1+R1+sλ+sтλт+1α0-1, (3)где α1=104  Вт/(м2·К) – коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара к внутренней поверхности аппарата; R1=10-4 м2·К/Вт  – термическое сопротивление загрязнений на стенке со стороны конденсирующегося пара; λ=17,5 Вт/(м·К)  – коэффициент теплопроводности для конструкционного материала стенки аппарата (нержавеющей стали).В первом приближении температуру наружной поверхности стенки аппарата t3  принимаем равной температуре водяного пара в аппарате t3=t1=152  °С, а температуру наружной поверхности изоляции t4  – равной заданному допустимому значению t4=40  °С.Подставим в (2) известные величины и выразим искомую толщину тепловой изоляции:sт=0,028 м=28 мм. Полученное значение толщины округлим до стандартного значения sт=0,05 м .Определим по (3) величину коэффициента теплопередачи с учетом выбранной толщины тепловой изоляции:K0=1104+1∙10-4+0,00417,5+0,050,05+110-1=0,91 Вт/(м2·К). Рассчитаем плотность теплового потока в окружающую среду:q0=K0·t1-t5=0,91·152-20=120,1 Вт/м2. Выразим температуру внутренней поверхности стенки аппарата:t2=t1-q0αп=152-120,1104=151,98  0С. Температура наружной поверхности стенки аппарата:t3=t2-q0·sрубλруб=151,98-120,1·0,00417,5=151,96  0С. Температура наружной поверхности изоляции составит:t4=t5+q0α0=20+120,110=32  0С. Полученное значение не превышает заданного допустимого значения температуры наружной поверхности тепловой изоляции 40  °С. В нормативной литературе [4] приводятся значения предельной толщины теплоизоляционных конструкций для оборудования и трубопроводов в зависимости от диаметра изолируемой поверхности и температуры. Так, для аппаратов и трубопроводов с наружным диаметром 1020 мм и более предельная толщина теплоизоляционного слоя составляет 320 мм.В случае, если расчетная толщина изоляции больше предельной, следует принимать более эффективный теплоизоляционный материал и ограничиться предельной толщиной тепловой изоляции, если это допустимо по условиям технологического процесса.Таким образом, рассмотренный в работе подход позволяет обоснованно подобрать материал и толщину слоя тепловой изоляции.