Tính toán tổn thất nhiệt của bể chứa nhựa đường: Độ dày lớp cách nhiệt và hướng dẫn chi phí năng lượng

Cách nhiệt cho bể chứa nhựa đường Việc lựa chọn lớp bông khoáng dày 50 mm hay 100 mm không chỉ đơn giản là vấn đề chọn loại dày phù hợp. Độ dày thích hợp phụ thuộc vào hình dạng bể chứa, nhiệt độ bảo quản, khí hậu, độ dẫn nhiệt, hướng gió, chi tiết mái và lịch trình vận hành. Hướng dẫn này sẽ chỉ ra cách ước tính tổn thất nhiệt cho bể chứa bitum, so sánh độ dày lớp cách nhiệt và chuyển đổi kết quả thành dự toán năng lượng sưởi ấm sơ bộ.

Nguyên nhân nào gây ra hiện tượng thất thoát nhiệt từ bể chứa nhựa đường?

Bể chứa nhựa đường được gia nhiệt sẽ mất năng lượng qua thành hình trụ, mái, giá đỡ, vòi phun, điểm tiếp cận và đường ống nối. Các bề mặt tiếp xúc cũng truyền nhiệt ra không khí xung quanh thông qua đối lưu và bức xạ. Lớp cách nhiệt bị ướt hoặc bị nén, lớp phủ bị hư hỏng và cầu nhiệt có thể làm tăng đáng kể tổn thất thực tế. Đáy bể được đặt trên mặt đất có đặc điểm khác với mái không được đỡ: tổn thất của nó phụ thuộc vào các lớp nền và điều kiện đất, vì vậy cần phải được đánh giá riêng.

Sự khác biệt giữa duy trì nhiệt độ Và sự làm nóng ban đầu Điều này rất quan trọng. Lớp cách nhiệt làm giảm lượng nhiệt liên tục cần thiết để giữ nhựa đường ở nhiệt độ mong muốn; tuy nhiên, nó không loại bỏ hoàn toàn lượng năng lượng lớn hơn nhiều cần thiết để làm nóng toàn bộ bể chứa từ trạng thái nguội ban đầu. Để biết thêm thông tin về cách làm nóng ban đầu và lựa chọn thiết bị sưởi, vui lòng xem phần hướng dẫn của chúng tôi. Hướng dẫn tính toán công suất lò sưởi dầu nhiệt.

Công thức tính tổn thất nhiệt đơn giản cho các ước tính giai đoạn đầu

Đối với một bề mặt cách nhiệt tương đối phẳng, ước tính sơ bộ về trạng thái ổn định là:

Q = A × ΔT / (t/k + 1/h_o)

Ở đây, Q là lượng nhiệt tổn hao tính bằng watt (W), A là diện tích tính bằng m², ΔT là chênh lệch nhiệt độ xấp xỉ giữa bên trong và môi trường xung quanh tính bằng K hoặc °C, t là độ dày lớp cách nhiệt tính bằng mét, k là độ dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt tính bằng W/(m·K), và h là số hạng tử nhiệt của vật liệu cách nhiệt._o là hệ số truyền nhiệt tổng hợp bên ngoài tính bằng W/(m²·K). Sự đơn giản hóa này bỏ qua điện trở của lớp vỏ và lớp màng bên trong, và coi nhiệt độ lớp cách nhiệt phía nóng xấp xỉ nhiệt độ của nhựa đường. Đây là một phép tính sơ bộ, không phải là thiết kế được chứng nhận.

Đối với thành bể hình trụ, hãy sử dụng phương pháp điện trở xuyên tâm chính xác hơn:

Q_bên = 2πLΔT / [ln(r₂/r₁)/k + 1/(h_or₂)]

trong đó L là chiều cao thành thẳng của bể, r₁ là bán kính ngoài trước khi cách nhiệt và r₂ = r₁ + t. Đối với mái bằng, có thể sử dụng mô hình đơn giản dựa trên diện tích. Các thiết kế chi tiết cần bao gồm bức xạ, độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ, đối lưu bên trong, độ phát xạ của lớp phủ, hình dạng mái và điều kiện thời tiết địa phương. Phương pháp tính toán bể chứa công nghiệp của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ bao gồm các điện trở nhiệt này; Hiệp hội Cách nhiệt Quốc gia cũng công bố các tính toán cách nhiệt hình trụ.

Các giả định cho ví dụ 50 m³ và 100 m³

Các so sánh sau đây là Các tính toán kỹ thuật mang tính minh họa, không phải hiệu suất thiết bị FEITENG đo được hoặc thông số kỹ thuật cách điện chung..

Các kích thước được đưa ra là ví dụ toán học được chọn để đưa ra thể tích danh nghĩa gần đúng, chứ không phải bản vẽ mô hình của FEITENG. Trong một dự án thực tế, hãy kiểm tra độ dẫn nhiệt khi hoạt động ở nhiệt độ cao tại nhiệt độ cách điện trung bình thích hợp; các giá trị vật liệu ở nhiệt độ môi trường danh nghĩa có thể không áp dụng được ở 150°C.

So sánh độ dày lớp cách nhiệt 50 mm, 100 mm và 150 mm: kết quả tính toán.

Đối với bể chứa minh họa 100 m³Việc tăng độ dày lớp cách nhiệt từ 50 mm lên 100 mm làm giảm tổn thất nhiệt qua tường và mái từ 11,98 kW xuống còn 6,38 kW. Tăng từ 100 mm lên 150 mm sẽ làm giảm tổn thất nhiệt xuống còn 4,38 kW. Độ dày tăng thêm mang lại mức tiết kiệm tuyệt đối giảm dần. Những con số này không nên được báo cáo như tỷ lệ phần trăm giảm dự kiến trong một nhà máy thực tế vì các yếu tố như đường ống, cầu nhiệt, cấu trúc mái và quy trình vận hành có thể chi phối.

Cách ước tính chi phí năng lượng và nhiên liệu sưởi ấm hàng ngày

Đối với một bể chứa hoạt động ổn định ở nhiệt độ nhất định:

Năng lượng nhiệt tiêu thụ hàng ngày (kWh/ngày) = tổn thất nhiệt mô phỏng (kW) × giờ hoạt động (h).

Nếu ví dụ thể tích 100 m³ sử dụng lớp cách nhiệt dày 100 mm, thì tổn thất nhiệt mô phỏng là 6,38 kW. Trong 24 giờ, con số đó xấp xỉ... Cung cấp 153 kWh năng lượng nhiệt mỗi ngày Đối với các bề mặt được bao gồm trong mô hình. Mức tiêu thụ điện năng không phải là 153 kWh trừ khi sử dụng hệ thống sưởi bằng điện trở và bỏ qua các tổn thất khác.

Đối với hệ thống đốt nhiên liệu, ước tính lượng nhiên liệu đầu vào cơ bản là: năng lượng nhiệt ÷ hiệu suất hệ thống theo mùaVới hiệu suất ròng giả định là 80%, 153,1 ÷ 0,80 = xấp xỉ 191,4 kWh/ngày năng lượng nhiên liệu đầu vàoNhân với giá nhiên liệu địa phương trên mỗi kWh năng lượng nhiên liệu để ước tính chi phí. Kiểm tra cơ sở giá trị nhiệt của nhiên liệu, hiệu suất đầu đốt, tổn thất ở chế độ chờ và lịch trình vận hành trước khi lập ngân sách.

Vì sao khí hậu và hình dạng bể chứa lại thay đổi câu trả lời?

Với giả định về hệ số cách nhiệt và truyền nhiệt bề mặt cố định, tổn thất nhiệt tăng lên xấp xỉ tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ. Một bể chứa ở 150°C trong môi trường 0°C sẽ có lực đẩy nhiệt lớn hơn so với cùng bể chứa đó ở 20°C. Tuy nhiên, gió làm thay đổi hệ số truyền nhiệt bên ngoài, và mưa, lớp vỏ bị hư hỏng hoặc lớp cách nhiệt bị ướt có thể làm mất hiệu lực của sự điều chỉnh tỷ lệ đơn giản.

Chỉ dựa vào dung tích danh nghĩa là không đủ để tính toán tổn thất nhiệt. Hai bể chứa 100 m³ với tỷ lệ đường kính trên chiều cao khác nhau sẽ có diện tích tiếp xúc khác nhau. Bể chứa nằm ngang, bể chứa lắp ráp tại chỗ dạng đứng và bể chứa di động dạng container đòi hỏi các giả định riêng về hình học và tổn thất do giá đỡ. Nếu bạn vẫn đang lựa chọn thể tích bể chứa, hãy sử dụng công cụ của chúng tôi. Tính toán dung tích bể chứa nhựa đường trước khi hoàn thiện lớp cách nhiệt.

Cách chọn vật liệu cách nhiệt và độ dày

Đối với các bể chứa nhựa đường công nghiệp, các nhà thiết kế thường đánh giá vật liệu cách nhiệt bằng len khoáng kết hợp với lớp vỏ kim loại chịu được thời tiết, nhưng hệ thống cuối cùng phải đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ vận hành, phân loại chống cháy, quản lý ăn mòn và kỹ thuật địa phương. Hãy hỏi nhà cung cấp về hệ số dẫn nhiệt đã công bố tại thời điểm lắp đặt. nhiệt độ trung bình làm việcKhả năng chống ẩm, độ bền nén (nếu có) và các chi tiết lắp đặt phù hợp.

Việc lựa chọn độ dày cần so sánh chi phí đầu tư ban đầu với mức tiết kiệm năng lượng nhiệt hàng năm, chứ không nên dựa vào một quy tắc chung như “100 mm là luôn đủ”. Cần bao gồm các chi tiết như cửa kiểm tra, hộp vòi phun, các lỗ xuyên ống, nắp bảo trì có thể tháo rời, giá đỡ bể và các mối nối giữa mái và vỏ bể trong bản vẽ kỹ thuật. Các dự án ở vùng khí hậu lạnh có thể cần đặc biệt chú trọng đến khả năng chống đóng băng, chống thấm nước và chống chịu thời tiết.

So sánh hệ thống sưởi bằng dầu truyền nhiệt và hệ thống sưởi bằng điện: những điểm khác biệt là gì?

Sự hao hụt nhiệt do lớp cách nhiệt của bể chứa chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ, hình dạng và thiết kế vỏ bể, chứ không phải nguồn nhiệt. Cả hệ thống tuần hoàn dầu dẫn nhiệt và máy sưởi điện đều cần bù đắp sự hao hụt đó. Điểm khác biệt nằm ở hiệu suất của nguồn nhiệt, nguồn điện hoặc nhiên liệu sẵn có, chiến lược điều khiển, chi phí lắp đặt và tổn thất phân phối.

Đối với hệ thống nhiều bể chứa, mạch dầu nhiệt có thể cung cấp giải pháp tập trung, nhưng cần tính đến tổn thất nhiệt khi lò hơi ở chế độ chờ và đường ống dẫn nhiệt. Hệ thống điện tránh được thiết bị đốt nhiên liệu tại bể chứa nhưng có thể phát sinh chi phí điện năng cao hoặc hạn chế về nguồn cung cấp. Xem thêm Hướng dẫn kỹ thuật bể chứa nhựa đường để xem xét các khía cạnh thiết kế rộng hơn.

Thông tin cần bao gồm trong yêu cầu báo giá hệ thống cách nhiệt và sưởi ấm

• Số lượng bể chứa, dung tích định mức, hướng đặt, bản vẽ và diện tích bề mặt tiếp xúc.
• Mác nhựa đường, nhiệt độ giữ nhiệt thông thường, nhiệt độ khởi động tối thiểu và nhiệt độ tối đa cho phép.
• Vị trí lắp đặt, nhiệt độ môi trường tối thiểu và trung bình, hướng gió và điều kiện thời tiết.
• Thời gian làm nóng cần thiết và số giờ hoạt động mỗi ngày.
• Vật liệu cách nhiệt, độ dẫn điện theo nhiệt độ, độ dày danh nghĩa và chi tiết lớp phủ.
• Cách nhiệt móng, chi tiết mái, cầu nhiệt, hố ga, đường ống và hệ thống gia nhiệt đường ống.
• Loại nhiên liệu, giá điện, hiệu suất hệ thống dự kiến và mức độ dự phòng cần thiết.
• Tiêu chí chấp nhận về khả năng tiếp cận để bảo trì và nhiệt độ đo được hoặc hiệu suất năng lượng.

Câu hỏi thường gặp

Một bể chứa nhựa đường có thể tích 100 m³ sẽ mất bao nhiêu nhiệt?

Không có con số duy nhất nào chỉ dựa trên công suất. Trong hình dạng và điều kiện minh họa ở trên, tổn thất nhiệt qua vách và mái được tính toán là 6,38 kW với lớp cách nhiệt 100 mm. Tổn thất thực tế cũng phải bao gồm tổn thất ở đáy, giá đỡ, đường ống, các khe hở và ảnh hưởng của môi trường.

Lớp cách nhiệt dày 100 mm có tốt hơn lớp cách nhiệt dày 50 mm không?

Nhìn chung, lớp cách nhiệt dày hơn sẽ giảm tổn hao dẫn nhiệt khi vật liệu và điều kiện tương đương. Việc lớp cách nhiệt dày hơn có mang lại lợi ích hay không phụ thuộc vào chi phí lắp đặt, khí hậu, số giờ hoạt động và giá điện.

Liệu tổn thất nhiệt trong bể chứa có thể quyết định kích thước nồi hơi dầu dẫn nhiệt?

Chỉ tính đến phần duy trì nhiệt độ. Việc tính toán kích thước máy sưởi cũng phải tính đến quá trình làm nóng ban đầu, tải trọng đồng thời của các bể chứa, hiệu suất tuần hoàn và trao đổi nhiệt, đường ống, hệ thống điều khiển và công suất dự trữ.

Độ dẫn điện của len khoáng có giữ nguyên ở mức 150°C không?

Không. Hằng số dẫn điện được sử dụng trong ví dụ này giúp đơn giản hóa việc so sánh. Hãy lấy dữ liệu từ nhà cung cấp ở nhiệt độ cách điện trung bình thích hợp để thực hiện các tính toán cuối cùng.

Kết luận: đánh giá lớp cách nhiệt như một phần của hệ thống bể chứa hoàn chỉnh.

Các tính toán về tổn thất nhiệt giúp người mua so sánh các lựa chọn vật liệu cách nhiệt, nhưng hiệu suất đáng tin cậy phụ thuộc vào toàn bộ hệ thống lưu trữ và gia nhiệt nhựa đường. FEITENG có thể xem xét kích thước bể chứa, nhiệt độ mục tiêu, điều kiện địa phương và phương pháp gia nhiệt khi thảo luận về cấu hình cụ thể cho từng dự án. Liên hệ với FEITENG thông qua BitumenMachine. Hãy cung cấp bản vẽ bồn chứa và yêu cầu vận hành của bạn để chúng tôi có thể thảo luận về mặt kỹ thuật.

Lưu ý về tính toán: tất cả các kết quả được trình bày trong bảng chỉ là ước tính sơ bộ mang tính minh họa ở trạng thái ổn định, không phải là đảm bảo cho thiết bị. Thiết kế cuối cùng cần tuân thủ các quy định hiện hành và được kiểm tra bởi kỹ sư nhiệt/cơ khí có trình độ chuyên môn dựa trên dữ liệu của nhà sản xuất và điều kiện cụ thể tại công trường.