摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，作為節(jié)能措施之一的隔熱保溫被廣泛應(yīng)用。為了正確選擇保溫材料和確定保溫結(jié)構(gòu)，必須進行保溫設(shè)備及管道的熱力計算，而確定保溫層厚度是其中的一個重要環(huán)節(jié)。本文主要介紹采用熱表面方法計算給排水地上管線保溫厚度的思路，以資參考。

　　關(guān)鍵詞：管道保溫,保溫厚度,設(shè)計分析,給排水工程師論文投稿

　　1地上給排水管線保溫計算的選擇

　　1.1現(xiàn)有管線保溫的計算方法主要有以下幾種方式

　�。�1）經(jīng)濟厚度：這個方法是按保溫投資的年折舊費和所采取的保溫厚度的熱損失之和為最小的條件導(dǎo)出的。

　　（2）根據(jù)保溫層的表面溫度的要求計算保溫層厚度。這個方法是根據(jù)熱流通過保溫層的導(dǎo)熱量與經(jīng)過表面的換熱量導(dǎo)導(dǎo)出的。

　�。�3）按規(guī)定的允許熱損失計算保溫層厚度。在計算之前，先從相關(guān)計算手冊中查出允許熱損失量，然后計算保溫層厚度

　　1.2計算方法的選擇

　　根據(jù)不同的目的和限制條件，可采用不同的計算方法。例如：為減少散熱損失并獲得最經(jīng)濟效果，應(yīng)采用經(jīng)濟厚度計算方法；為限定外表面溫度，應(yīng)采用表面溫度計算方法；為限定表面散熱熱流量，應(yīng)采用最大允許散熱損失法計算。除經(jīng)濟厚度法外，都是按熱平衡的方法計算。

　　給排水地上管道一般限定出口溫度不小于0℃，因此在給排水地上管線保溫厚度計算中，采用給定介質(zhì)溫度的方法進行保溫層厚度計算較為合適。

　　2給定介質(zhì)溫度計算保溫層厚度的計算過程

　　給定介質(zhì)溫度的方法進行保溫層厚度計算一般按如下順序進行：

　�。�1）首先確定介質(zhì)進水溫度、出水溫度、環(huán)境溫度和保溫層外表面溫度。

　　（2）根據(jù)相關(guān)規(guī)定選擇保溫材料，確定導(dǎo)熱系數(shù)。

　�。�3）假定保溫層的外表面溫度后，進行保溫層厚度計算。

　�。�4）核算保溫層的外表面溫度，若差距較大，重新設(shè)定外表面溫度后重新計算厚度。

　　3計算公式

　　3.1基礎(chǔ)公式

　　設(shè)輸送熱介質(zhì)溫度為t（℃），每小時流量為G（kg/h），質(zhì)量比熱為Cm（kJ/kg·K），在管道內(nèi)經(jīng)過距離L（m），其間的熱容量減少值與散熱量相等，所在環(huán)境溫度ta（℃）。

　　式中：R-管道外隔熱層熱阻（m·℃/W）、l-管道當(dāng)量長度（m）

　　Cm-質(zhì)量比熱（kJ/kg·K）；水的質(zhì)量比熱Cm=4.202kJ/kg·K

　　t1-起點進水溫度（℃）t2-終點出水溫度（℃）

　　ta-管線所在環(huán)境溫度（℃）中間計算量（m）

　　D0-保溫層外直徑（m）d-管道外徑（m）

　　λ-運行工況下，保溫層的材料導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·℃）隔熱層外表面向大氣的放熱系數(shù)（W/m2·℃）

　　3.2導(dǎo)熱系數(shù)計算（表1為一種保溫材料的性能）

　　保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨平均溫度的升高而加大。通常在一定溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)熱系數(shù)與溫度多為線性關(guān)系，導(dǎo)熱系數(shù)方程如下：

　　式中：

　　λ-運行工況下，保溫層的材料導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·℃）

　　a-常數(shù)，是tm=0℃時的導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·℃）

　　b-溫度系數(shù)，常數(shù)，反映材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度tm改變的程度（W/m·℃）

　　tm-保溫材料的平均溫度（℃）；t1-起點進水溫度（℃）

　　t2-終點出水溫度（℃）ts-管道保溫層的外表面溫度（℃）

　　3.3保溫層的外表面溫度計算公式。運行工況下，保溫層的外表面溫度計算公式如下：

　　式中：ts-管道保溫層的外表面溫度（℃）R-管道外隔熱層熱阻（m·℃/W）

　　q-單位表面熱損失量（平面W/m2，圓筒W/m）

　　t1-起點進水溫度（℃）

　　ta-管線所在環(huán)境溫度（℃）

　　D0-保溫層外直徑（m）α-隔熱層外表面向大氣的放熱系數(shù)（W/m2·℃）

　　4工程實例

　　寧夏某廠有DN80回用水管線（從回用水站至循環(huán)水場，水量為15t/h），回用水出邊界水溫10℃，經(jīng)計算管線長度約為5000m，至循環(huán)水場界區(qū)出水溫不小于5℃，保溫材料采用高溫玻璃棉，計算保溫厚度。

　�。�1）由已知條件和查相關(guān)表格，得到回用水的運行參數(shù)如下：

　　10（℃）5（℃）-15（℃）

　　水的比熱Cm=4.202kJ/kg·℃

　　放熱系數(shù)（W/m2·℃）

　�。�2）計算導(dǎo)熱系數(shù)

　　查相應(yīng)手冊，確定高溫玻璃棉保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)：

　　假定保溫后的外表面溫度為0℃

　　回用水的平均溫度為（10+5）/2=7.5℃

　　故保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)

　�。�3）保溫厚度計算

　　根據(jù)已知條件進行計算，得：

　　由公式

　　，得

　　所以

　�。�4）核算表面溫度

　　因計算的外表面溫度與假定外表面溫度差距較大，需要重新假定外表面溫度。

　�。�5）重新設(shè)定保溫后的外表面溫度

　　根據(jù)計算的保溫層外表面溫度數(shù)據(jù)，重新設(shè)定外表面溫度為-10.5℃

　　故保溫材料的

　　得：

　　由公式，得

　　所以

　�。�6）核算表面溫度

　　與假定表面溫度基本一致，故8.4mm保溫層厚度可滿足給定溫降的要求。設(shè)計保溫厚度取30mm。

　　4結(jié)論

　�。�1）通過上文及工程實例，可為給排水專業(yè)的設(shè)計人員在進行保溫厚度計算提供參考。

　　（2）我們可以利用EXCEL的計算公式對保溫厚度的計算進行編制，以提高設(shè)計速度。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊[Z].

　　[2]傳熱學(xué)[Z].

　　[3]電熱安裝手冊[Z].

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