预制架空蒸汽保温管保温效果的提升.doc

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1、预制架空蒸汽管保温效果的提升编写单位：宁波万里管道有限公司摘要:介绍预制架空蒸汽管几种常用保温材料的优缺点，结合材料特点，推出复合型保温层。分析几种保温材料的排列分布，设计各种保温材料的厚度。通过复合型保温层在实践中的应用的测试数据，分析保温效果的提升。为了进一步提升保温隔热效果，今后可考虑新型材料的应用和架空管最外层隔热反射层更新换代。正文预制架空蒸汽保温管,通常用于长距离输送，大型企业的管道总长可达数十公里，蒸汽管道散热所造成的经济损失，相当可观。为此，保温设计非常重要。保温设计包括保温材料的选择，和保温结构设计。常用的保温材料及优缺点如下：1、软质材料—岩棉、矿渣棉及其制品优点是采购方便

2、；缺点是耐温低，使用寿命短，不环保。2、软质材料—玻璃棉优点是密封隔热性能好，耐高温；缺点是材料软，厚度不均匀，抗挤压性能差，使用时不适宜太厚。玻璃纤维3、硅酸钙优点是耐高温，材料硬，厚度均匀，抗挤压；缺点密度大，导热系数高，由于其由瓦块拼接缝隙的存在，实际保温效果受到影响，施工过程对嵌封和错缝要求高，还有一个缺点就是质脆，施工过程容易碎。4、聚氨酯泡沫材料优点是整体密封效果好，抗压性能好；缺点是耐高温性能差。5、纳米材料优点是具有较高的隔热性能，是目前最好的保温材料。相同的保温效果，纳米材料使用厚度最薄，还有防火，防水，呈压能力强的优点。缺点是成本高，价格在常规材料的数十倍。5综合几种保温材

3、料各有优缺点，发挥以上单一保温材料的特点，推荐使用复合型保温层结构。复合型保温层，是由几种保温材料按一定排列顺序组合而成，一般情况下这几种保温材料包含软保温材料（如玻璃纤维、纳米），硬质保温材料（如硅酸钙）和聚氨酯泡沫。当管道表面温度较高时，比如超过400℃时，建议增加纳米材料层。考虑以上几种保温材料的优缺点，分布顺序从内往外依次是：纳米材料、软保温层（如玻璃纤维）、硅酸钙、聚氨酯。这样就使得整个复合保温层在聚氨酯的包裹下成为一体，充分发挥每种材料的特点，整体的保温效果得到优化。附图1复合保温层的厚度设计，遵循保温热力计算原则。当采用不同材料多层保温时，首先初步选择材料，然后进行厚度设计分配，

4、步骤如下：(1)参考《动力管道设计手册》，根据如下公式：T0-TaD12λLnD1D0Q=q=πD1Q式中:Q—单位表面积散热损失；T0——保温材料内层表面温度，第一层保温材料的温度为工作管表面温度；Ta——保温材料外层表面温度；D1—保温层外径,第一层为D1,第二层为D2,依次类推，最后一层为Dn；D0—第一层保温层内径，即为工作管外径，第二层内径为第一层的外径D1，依次类推，最后一层为Dn-1；λ—保温材料的导热系数，第一层为λ1，第二层为λ2，依次类推，最后一层为λn；5常用材料的导热系数分别为：二氧化硅气胶（纳米保温）的导热系数是0.02，玻璃棉是0.034，硅酸钙是0.065，聚氨酯

5、是0.033。q—单位管道长度散热损失。(2)推导得出:LnD1D0T0-Taq=2πλT0-Taq（3）根据材料热阻的概念，热阻R=，得出热阻R，计算公式：LnD1D02πλR=以上材料的热阻R，第一层为R1，第二层为R2，依次类推，最后一层为Rn。(4)保温层外径计算公式为:D1=D0+2δ1D2=D1+2δ2。。。Dn=Dn-1+2δn式中：δ—保温层厚度δ,第一层为δ1，第二层为δ2，依次类推，最后一层为δn.(5)参照每种保温材料的常用厚度规格，假设每层保温材料的厚度值δ，计算出每层的外径D，再计算出每层的热阻R。(6)计算空气热阻Rs，参照《动力管道设计手册》中公式：qπDnαTS

6、=+Ta式中:TS—保温层外表面温度；Ta—环境温度；α—保温层外表面向大气表面传热系数。(7)推导得出空气热阻Rs计算公式为：TS-Taq1παDn5Rs==(8)计算综合热阻R总，公式为：R总=R1+R2+…+Rn+Rs(9)计算热损失q，公式为：T0-TaR总q=(10)计算每层保温表面温度,公式为:T1=T0-q*R1T2=T1-q*R2…Tn=Tn-1-q*Rn(11)根据外表面温度控制要求,结合各种材料的温度使用范围,如计算结果保温表面温度不合理,可调整材料的厚度,重新计算。这种复合型保温层已实践中的应用，以宁波万里管道有限公司施工的明州热网北线工程为例。其工作管管径及壁厚：Ф63

7、0×12保温层由内向外分布依次为：纳米棉毡厚（mm）：10，微孔硅酸钙厚（mm）：160分二层，聚氨酯厚（mm）：25。外防护层环保镁钢厚（mm）：2.5。按以上公式计算最外层表面温度如下：保温效果经第三方专业检测机构测试,并于其它保温层对比，结果附图如下：5以上测试结果，我们可以很明显的看出复合保温层散热均匀，没有局部漏点，平均温度较低。复合保温层的设计，从理论和实践角度都已得到证实，值得推广应