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國內(nèi)外供熱管道直埋技術的發(fā)展已經(jīng)有60多年的歷史。隨著高分子有機材料的發(fā)展,20世紀50年代初,國外開始研制預制保溫管,采用聚氨酯泡沫塑料作保溫材料,以高密度聚乙烯作為保溫管的外殼 [1—4] 。由于這種保溫管具有較好的防水性,因而 可用于地下水位高、土壤潮濕的地區(qū)。國內(nèi)在20世紀50年代曾經(jīng)采用澆灌泡沫混凝土的管道直埋敷設方式,20世紀70年代采用瀝青珍珠巖保溫的供熱管道直埋敷設技術。1977年對用瀝青珍珠巖保溫的直埋供熱管道進行了無補償直埋敷設實驗。20世紀80年代出現(xiàn)了兩種新型的預制保溫管 [4,5] :一 種是保溫結構為氰聚塑形式的預制保溫管,一種是管中管形式的預制保溫管。目前這兩種形式的預制保溫管已大量生產(chǎn),并廣泛應用于城市供熱管網(wǎng)及工礦企業(yè)。近年來采用復合保溫管結構的直埋供熱管道也得到越來越廣泛的應用。 2 直埋供熱管道計算與設計 2.1 直埋供熱管道熱力計算 直埋供熱管道的敷設一般有兩種方式:無補償方式及有補償方式。無補償直埋供熱管道敷設設計的理論基礎是安定性分析理論和彈塑性分析理論。實踐證明,對于DN500mm以下,使用溫度在150
以下的供熱管道可以采用無補償敷設方式。有補償 直埋供熱管道敷設分為有固定點和無固定點兩種方式。無固定點方式直埋管道敷設要求直管段長度小于兩倍的兩補償器間的zui大距離Lmax。供熱管道一般采用材質(zhì)為10號鋼、20號鋼無縫鋼管。管道受熱產(chǎn)生的熱應力應不大于許用應力
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(3)兩補償器zui大間距計算 根據(jù)摩擦力要小于彈性力的原則,即Ff<Fe,則兩補償器zui大間距Lmax按下式計算: Lmax<FeΠ (πDFf′) (1、直埋蒸汽管道敷設的兩點特殊性: (1)直埋中的蒸汽管應敷設在地下管線的絕大多數(shù)管道的上部,并考慮管道的熱補償方法。 (2)由于蒸汽直埋管道保溫的特點和要求,蒸汽管道是用來運輸高溫蒸汽,管道熱損失并不需要使用分析的方法來計算管道效率。
2、由于直埋蒸汽管的特殊性,因而具有以下幾個特點: (1)蒸汽直埋管道不同于常規(guī)的熱水管道,因而在架空或地溝敷設蒸汽管道時與熱水敷設方式不同。一般直埋蒸汽管需要輸送超過200℃的蒸汽,而常規(guī)的直埋熱水管只需要輸送100℃~150℃的熱水。另外,管道直埋技術在熱傳遞上也是不同于地溝敷設和地上敷設,直埋蒸汽管道保溫是通過導熱的方式向周圍的土壤傳遞熱量,而地上管道和地溝管道則是通過對流換熱的方式向大氣傳熱。因此直埋敷設技術的設計方法與其他方式不同,地上和地溝敷設可以設置為等同熱阻環(huán)境(空氣),而直埋管道的環(huán)境(土壤)受許多因素影響,例如: 土壤性質(zhì)(主要是土壤熱導率),管道的深度和管道直徑等。此外,土壤本身是一種保溫介質(zhì),使土壤的熱阻比空氣的熱阻具有更多的變化范圍,因而給設計計算帶來一定的困難。 (2)供熱直埋管道往往需要與其他各種管道并行或交叉敷設,為了避免其他管道漏水等腐蝕供熱管道,因而需要對供熱管道保溫層特殊設計,增強抗腐蝕和抗?jié)B漏的性能。尤其是節(jié)點(如彎頭,三通,疏水和排氣等)的防水和防漏要求。