低温管道保冷材料热导率对绝热计算影响的分析.pdf

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1、低温与超导低温技术Cryo．＆Supercond第42卷第6期CryogenicsVo1．42No．6低温管道保冷材料热导率对绝热计算影响的分析冷明，李兆慈，李光让，刘照辰(中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室／城市油气输配技术北京市重点实验室，北京102200)摘要：建立了平板及圆管低温保冷结构导热计算模型，考虑到材料热导率随温度变化获得非线性偏微分控制方程，引入克希霍夫积分方法对方程处理、编程与迭代计算，获得保冷层温度变化曲线，分析了四种保冷材料的热导率对传热过程计算的影响；酚醛泡沫、憎水珍珠岩及硬质聚氨酯泡沫在超低

2、温下具有更优越的保冷性能，泡沫玻璃在常温区上保冷性能较好；考虑热导率影响，LNG接收站卸液管采用的组合式保冷材料可适当减少内层材料厚度，既节约资源又节省投资。同时，也提供了一种处理变热导率传热问题新思路。关键词：低温管道；保冷材料；能量方程；数值计算AnalysisofthermalconductivityeffectofpipelinecoldinsulatorsoninsulationcalculationLengMing，LiZhaoci，LiGuangrang，LiuZhaoehen(NationalEngineeringLa

3、boratoryofOilandGasPipelineSafetyTransportation／BeijingKeyLaboratoryofUrbanOilandGasDistributionTechnobgy，ChinaUniversityofPetroleum，Bering102249，China)Abstract：Athermalmodelofcryogenicinsulationstructureofflatandpipelinewasestablished．NonlinearpartiMdifferentialcontrol

4、equationswereobtainedbasedonthethermalconductivitychangewithtemperature．Atemperaturecurveofcryogenic—insulatinglayerwasobtainedbasedonKintegrationmethodstosimplifytheequation，programminganditeration．Theinfluenceofthermalconductivityofseveralcoldinsulatorsonheat—transfer

5、processwasanalysed．PURhadbettercryogenicperformanceandfoamassguaranteedsuperiorperformanceincoldtemperaturezone．consideringtheinfluenceofthermalconductivity，thedischargepipeofLNGunloadingstationtakingcombinedcoldinsulatormightbeappropriatetoreducethethicknessofinnercryo

6、—genie—insulatinglayer，whichbothcouldconserveresourcesandreduceinvestment．Andatthesametime，italsoprovidesanewwaytotreatthevariablethermalconductivityofheat—transferproblems．Keywords：Cryogenicpipeline，Coldinsulators，Energyequation，herativecomputations1引言度、表面温度及绝热经济指标等，计算

7、中均涉及材料热导率。目前行业中保冷材料热导率常采用处理方式有两种：将保冷材料在整体温度区间上取平绝热计算直接牵涉到工程投资、能源节约、操均值，或将管道保冷层划分为多层，按平均热导率作及检修人员工作环境安全性等，因此在工程设试算每一层温度，再将每一层的温度区间上取平均计、节能技术中都有重要的地位⋯。近年，因热导率。此两种处理方式不仅计算精度有待商榷，LNG接收站的大力发展，用于长距离输送的低温且计算过程繁琐。针对此问题，笔者以常用的几种管道保冷结构不断增加，而使用最广的堆积绝热保冷材料为例，建立模型并编程计算，分析了材料方式，主要还是通

8、过改善保冷材料的导热性能以热导率对低温保冷管道绝热计算的影响。及控制材料吸水率、容重，以经济的方式实现管道保冷。常用的低温堆积保冷材料有膨胀珍珠岩、2模型的建立泡沫玻璃、酚醛泡沫、气凝胶、丁腈橡胶和二烯烃泡沫(LT+LT