液化石油气球罐应用高效太阳热反射涂料取代淋水降温的研究

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1、液化石油气球罐应用高效太阳热反射涂料取代淋水降温的研究液化石油气球罐应用高效太阳热反射涂料取代淋水降温的研究童仲轩中国石化九江分公司江西九江332004　　摘要：分析和研究了太阳热反射涂料的隔热原理和液化石油气球罐的传热特点，计算了球罐温度和渗入罐内热量，介绍了实际应用，表明其隔热效果明显好于"凉凉胶"，可取代淋水降温。关健词：太阳辐射反射涂料隔热液化石油气球罐淋水安全1前言液化石油气沸点很低，其饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其气化后体积膨胀250－300倍。炎热夏天午后，液化石油气银粉漆球罐表面温度往往超过60℃，为了安全生产，很多

2、单位采取淋水降温，不仅造成球罐锈迹斑班、加剧设备腐蚀，而且浪费宝贵的水资源。利用涂料是减少储罐受太阳辐射热的重要措施。九十年代初出现的"凉凉胶",可比传统的银粉漆降低球罐表面温度10－15℃。为航天器进入太空，宇航部门对太阳辐射隔热进行了深入研究。九十年代末，"太空绝热涂料"进入我国，其隔热原理有新概念，近几年我国许多单位也开发出了高效太阳辐射隔热涂料。九江分公司液化石油气球罐2000年开始应用高效太阳辐射隔热涂料,迄今全面应用，取消了喷淋水降温，实践表明其隔热效果优于"凉凉胶"。同时体会到应用隔热涂料时，应与实际需要、应用条件、传热特

3、点等结合起耒。因此深入分析高效太阳辐射隔热涂料的隔热原理和液化石油气球罐受太阳辐射热后的传热特点,论证取代淋水降温的可行性，提高应用水平和效果，对节约资源、安全生产、设备防腐，对推动我国太阳辐射隔热技术的发展具有重要意义。2高效太阳热反射涂料的隔热原理2.1储罐表面的太阳辐射热传热过程图1储罐表面受太辐射的能量收支平衡关系现以无加热、取热设施的常温储罐(容器)表面为例进行讨论。太阳辐射为电磁波,参见图1，当其入射到涂料层表面上时，一部分就被反射回大气中，另一部分则进入涂料层；进入涂料层辐射能中的一部分就在涂料层内被吸收，衰变为热能，使涂

4、料层蓄热增加、表面温度t表上升。t表升高并超过环境温度t环后，出现"日照超温"Δt表超(=t表－t环)，涂料层成为一个"沉积热源"，产生"热岛"效应，向大气和罐壁双向传热。向大气散热方式为对流和辐射传热。部分太阳辐射能穿透涂层进入罐壁就被吸收完，所产生的热能和涂料层传递来的热能使罐壁蓄热增加、温度升高，将热能q渗传给罐器内介质。随t表升高，q散和q渗增加，当(q散+q渗)=JA时，t表不再上升，达到平衡温度，对图1中界面1、2组成的系统，可写出:q渗=J(1－R)－q散=J(1－R)－(q对+q辐)＝JA－(q对+q辐)(1)(2)(3

5、)式(1)～(3)及图1中：J-入射到罐外表面的太阳辐射强度，W/m2；R-罐外表面涂层对太阳辐射能的反射率；A-罐外表面涂层对太阳辐射能的吸收率，A=1-R；D-涂料层的太阳辐射电磁波的穿透率；q渗-向罐内部渗透的热强度,W/m2；q散、q对、q辐-从罐外表面向大气的散热及其中的对流、辐射散热强度,W/m2；t表、t环、Δt表超-外表面、环境温度，表面"日照超温",℃；α对、α辐-罐外表面的对流、辐射放热系数，W/(m2?℃)。表1太阳辐射能分布[1]区域波长/μm辐射能，％紫外区<0.48.7可见光区0.4～0.7543红外区0.7

6、5～100048.3近红外区0.75～25远红外区25～10002.2高效太阳热反射涂料的隔热原理2.2.1涂层表面以很高的短波辐射反射能力大幅度减少表面吸收的辐射能从图1及式(1)中可看出,涂层表面的R越高，则吸收的JA就越小。太阳辐射主要波长范围为0.15～4μm,地面和大气热辐射（又称温度辐射）主要波长范围为3-20μm［1］。因此一般把前者称为短波辐射，后者称为长波辐射。表1为太阳辐射的能量分布。高效太阳辐射隔热涂料对红外线和可见光都有高的反射率，对太阳辐射能的总反射率R可达0.8以上，是隔热的最主要手段，因此也称为高效太阳热反

7、射涂料（以下简称高效隔热涂料）。2.2.2涂层表面以高的长波辐射能力增加表面的辐射散热从图1及式1中可看出,提高涂层表面的黑度值ε（即长波辐射能力），可增加q辐，有利于降低t表。但由于表面还存在对流散热（在太空无对流传热）及表面温度不是很高（远低于太空中航天器的表面温度），提高ε降低t表的作用相对较小。2.2.3涂料层形成高热阻隔热屏障减少向罐内的传热量主要措施有：(1)减少涂料层蓄热能力。使t表升温快、温度高，增加表面向大气散热的传热温差。比重小、比热小的涂料，其蓄热能力小。(2)减少涂料层的太阳辐射穿透率D。有利于降低罐壁温度，可减

8、少q渗。折射率大的涂层材料，不仅对R大，且D小。同样为白色颜料的折射率相差很大，若以金红石型钛白的折射率为100％，则立得粉、白土的折射率仅分别为67.4%、60.44%。(3)降低涂层的导热系数。增大涂层