小管径管道保温材料选择研究.pdf

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1、第12卷第3期2012年1月科学技术与工程Vo1．12No．3Jan．20121671—1815(2011)3—0679—04ScienceTechnologyandEngineering⑥2012Sci．Tech．Engrg．动力技术小管径管道保温材料选择研究周猛罗卓英旷金玉和丽虎(昆明理工大学建筑工程学院，昆明650224)摘要在保温工程中普遍地存在着这样的认识：只要保温材料足够厚，无论什么保温材料都能起到减少热量损失的作用。根据传热学原理可知，保温层厚度的确对减少热量损失有积极贡献，然而有一个前提条件就是：管道外径必须大于临界热绝缘直径。而在外部环境一定的情况下，临界热绝缘

2、直径仅取决于保温材料的物理性质。当管道外径小于临界热绝缘直径时，管道热损失反而会增大。通过分析了保温层厚度、临界热绝缘直径与管道外径之间的关系，以及这几种关系中对管道保温的影响；并通过计算流体力学数值模拟软件——一FJuent对同一管道不同保温材料进行了数值模拟且加以对比。最后得出：在管道保温，特别是对管径较小的管道进行保温时，要注意保温材料的选择。关键词保温材料临界热绝缘直径计算流体力学数值模拟中图法分类号TK172．4；文献标志码A据文献[1]规定：外表面温度高于323K(50~C)d一保温层外径。的设备、管道及其附件必须保温。但是随着经济的当针对某一具体的管道时，式(1)前

3、两项热阻发展，市场竞争的激烈，越来越多公司单独地追求的热值已定。当保温材料选定以后，则保温材料的利益，而忽视了工程质量。就保温工程而言，普遍物性参数——一导热系数A也就成了定值，此时决认为，无论什么保温材料，只要厚度越厚就一定能定热阻的就取决于保温层厚度，此公式中就取决起到保温作用。其实不然。管道保温时，要注意保1于保温层外径d。当d增大时，In项随之温材料的选取。保温材料的临界热绝缘直径不能Z订Ad々小于管道外径，不然就起不到保温的效果。增大，而项则随之减小；当d减小时，以上两，‘2nU1临界热绝缘直径项则发生相反的变化。由此可见的大小取决于保温层的厚度。高温流体通过管道壁和保

4、温层传热给低温流体，由文献[2]可知传热热阻为：兄=丽1+n鲁+去Indx+(1)h一高温流体与管壁的对流换热系数；一低温流体与保温层壁的对流换热系数；A一管道材料的导热系数；A一保温材料的导热系数；d一管道内径；d，一管道外径；2011年7月4日收到第一作者简介：周猛(1985一)，男，湖北宜昌人，昆明理工大学硕图1总热阻R随着的增大士研究生，研究方向：供热、供燃气、通风及空调工程。通过图1可以得出：总热阻尺随着的增大，通信作者简介：罗卓英，女，汉族，昆明理工大学硕士生导师，高级工程师，研究方向：建筑节能。先是逐渐减小，然后是逐渐增大；这个过程中具有680科学技术与工程12卷一

5、个极小值，此极小值可以通过对式(1)求极限得2．1用石棉保温材料进行保温到，即：2．1．1保温层厚度确定结合文献[3]规定保温层厚度的计算方法和文令：dR=(。麦一壶)=oH：献[4]涉及的保温层经济厚度的计算方法来确定保温层厚度：d=(2)D0lnDof~At(T-To)2A(4)此极小值d又称之为l临界热绝缘直径d。，即d==A—P．sd。由传热量和热阻的关系式：6：(5At(3)g2=一保温层外径；D一管道外径；可知，总传热量与热阻成反比，即：传热量随着A一常数，按我国法定计算单位计算其值为d的增大，先是逐渐增大，然后逐渐减小，当d=d3．795x10～：时，传热量g达到极

6、大值。如图2所示：当管道外一热价，取值：510。kJ；径d

7、2总传热量g随d的变化2．1．2模型建立由此可知，只有当管道外径d大于临界热绝缘根据文献[5]二维管传热模型的建立及网格划直径d时，覆盖保温层才会起到减少热损失的作分的方法，采用Gambit二维建立此模型。由于管道用。由式(2)可以看出，l临界热绝缘直径与保温层是对称的，所以建一半的模型：管内径6．5mm，管外材料导热系数A有关，因此可以选择不同的保温材径8mm，保温层厚度17mm，如图3所示。料来改变d的大小，以使d