鋼套鋼蒸汽復(fù)合保溫管以及設(shè)備保溫計算公式

保溫計算  1蒸汽直埋保溫管的蒸汽溫度，℃，蒸汽壓力，MPa； 2土壤導(dǎo)熱系數(shù)，W/m.K； 3管中心平均埋深，m；  4zui熱月地表面平均溫度，℃；  5保溫結(jié)構(gòu)采用: “鋼套鋼—外滑動（滾動型）—空氣層”； 6鋼外套管的外壁溫度≤50℃； 7管道沿程平均熱損失≤200W/m； 8保溫管壽命≥20年（正常使用）。  

鋼套鋼蒸汽復(fù)合保溫管以及設(shè)備保溫計算公式 

一個完整的熱工管道和熱工設(shè)備的絕熱結(jié)構(gòu)，通常包括：（1）防腐層；（2）滑動層（可與腐層并用）；（3）絕熱層；（4）防水防潮層；（5）外保護層（也可以兼作防水防潮層）。   由于熱水系統(tǒng)所用的管道都已經(jīng)經(jīng)過防腐處理，所以絕熱設(shè)計的任務(wù)主要是絕熱層、防水防潮層和外保護層的設(shè)計。  9 絕熱層的設(shè)計  9.1 材料導(dǎo)熱系數(shù)     導(dǎo)熱系數(shù)λ，單位W/(m·℃)，是表證物質(zhì)導(dǎo)熱能力的熱物理參數(shù)，在數(shù)值上等于單位導(dǎo)熱面積、單位溫度梯度，在單位時間內(nèi)的導(dǎo)熱量。數(shù)值越大，導(dǎo)熱能力越強，數(shù)值越小，絕熱性能越好。該參數(shù)的大小，主要取決于傳熱介質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)，同時還與溫度、濕度、壓力、密度、以及熱流的方向有關(guān)。成分相同的材料，導(dǎo)熱系數(shù)不一定相同，即便是已經(jīng)成型的同一種保溫材料制品，其導(dǎo)熱系數(shù)也會因為使用的具體系統(tǒng)、具體環(huán)境不同而有所差異。    為了計算的方便，本文根據(jù)相關(guān)的部門標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)的相關(guān)規(guī)定來選擇材料的導(dǎo)熱系數(shù)作為設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。  9.1.1 硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料     硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料是用聚醚與多異氰酸脂為主要原料，再加入阻燃劑、穩(wěn)泡劑和發(fā)泡劑等，經(jīng)混合攪拌、化學(xué)反應(yīng)而成的一種微孔發(fā)泡體，其導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.016～0.055W/(m·℃)。使用溫度-100～100℃。  

 鋼套鋼蒸汽復(fù)合保溫管以及設(shè)備保溫計算公式

按照原石油部部頒標(biāo)準(zhǔn)（SYJ18-1986），對于設(shè)備及管道用的硬質(zhì)聚氨脂塑料泡沫的基本要求如表1：  9.1.2 聚苯乙烯泡沫塑料     聚苯乙烯泡沫塑料簡稱EPS，是以苯乙烯為主要原料，經(jīng)發(fā)泡劑發(fā)泡而成的一種內(nèi)部有無數(shù)密封微孔的材料。聚苯乙烯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)在0.033～0.044 W/(m·℃)，安全使用溫度-150～70℃；硬質(zhì)聚苯乙烯塑料泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)在0.035～0.052 W/(m·℃)。   根據(jù)GB10801-1989的規(guī)定，對絕熱用聚苯乙烯塑料泡沫的技術(shù)性能要求如表2：   9.1.3 聚乙烯塑料泡沫     聚乙烯塑料泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.035～0.056W/(m·℃)，根據(jù) GB50176-93《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定，聚乙烯塑料泡沫料的導(dǎo)熱系數(shù)<0.047W/(m·℃)。    計算中取λ=0.047W/(m·℃)=0.1692(kJ/h·m℃)  9.1.4 巖棉     巖棉是一種無機人造棉，生產(chǎn)巖棉的原料主要是一些成分均勻的天然的硅酸鹽礦石。巖棉的化學(xué)成分為：SiO2(40%～50%)，Al2O3(9%～18%)， Fe2O3(1%～9%)，CaO(18%～28%)，MgO(5%～18%)，其它（1%～5%）。不同巖棉制品的導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.035～0.052W/(m·℃)，zui高使用溫度為650℃。

  根據(jù)GB11835-1989《絕熱用巖棉、礦渣棉及其制品》的規(guī)定，散棉的導(dǎo)熱系數(shù)≤0.044 W/(m·℃)。巖棉氈、墊及管殼、筒等在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.047～0.052W/(m·℃)。  計算中取λ＝0.052W/(m·℃)=0.1872(kJ/h·m℃)  9.2 保溫層厚度的計算   9.2.1 保溫層厚度的計算公式     δ＝3.14dW 1.2 λ1.35 t1.75 /q 1.5（9-1）    δ—保溫層厚度（mm）；      dw—管道的外徑（mm）；     λ—保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)（kJ/h·m·℃）；     t—未保溫的管道的外表面的溫度（℃）；    q—保溫后的允許熱損失（kJ/m·h）。  9.2.2 允許熱損     根據(jù)建設(shè)部2003年頒布的《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施·給水排水》中的規(guī)定.  

9.2.3 參數(shù)確定    管道的外徑dw：公稱直徑為20、40、50的管道（鋼）的外徑分別為33.5mm、48mm、60mm。       保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)λ：9.1中已經(jīng)確定。     未保溫的管道的外表面的溫度t：由于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)很大，管道壁又薄，所以可以認(rèn)為管道的外表面的溫度和流體的溫度相等（誤差不超過0.2℃）  熱阻計算公式：R=R1+R2+R3=ln(d1/d0)/2πλ1+ ln(d2/d1)/2πλ2+ ln(4H/D)/2πλ3（m2.K/W）  式中：R1—超細(xì)玻璃棉熱阻（m2.K/W）      λ1—超細(xì)玻璃棉導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）      R2—空氣層熱阻（m2.K/W）      λ2—空氣層導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）       R3—土壤熱阻（m2.K/W）      λ3—土壤導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）      d0—工作鋼管外徑（m）       d1—超細(xì)玻璃棉保溫層外徑（m）     d2—空氣層外徑（m）      D—外套鋼管外徑（m）      H—土壤表面距蒸汽管道中心間距（m） 保溫結(jié)構(gòu)  由里向外：工作管道－玻璃棉（巖棉）－空氣層－外套鋼管－外防護層