管道设备保温绝热设计计算.docx

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1、设备及管道绝热设计1常用绝热材料的性能2保温计算参数求取3保温层厚度计算4附录1常用绝热材料的性能表6-1常用绝热材料性能表序材料名称使用密度KgZm3极限使用温度C使用温度常温导热系数导热系数参考方程抗压强度MPa1硅酸钙制品170220240Ta-6505500.0550.0620.064%=o0.00011(Tm-70)0.40.50.5304050普通型T0.0460.0530.0592泡沫石棉a-500防水型-50-500=o+0.00014(Tm-70)原棉1506506000.044毡60-80-4004000.0493岩棉矿渣100120板管80-6004000.049=M+0

2、.00018棉制品-4003500.044(Tm-70)1001206。3500.0461501606003500.048200-6003500.0444玻璃棉制品05m60-4003000.042=+0,00023X(Tm-70)8m4064120-3503000.044=+0,00017(Tm-70)-4003000.0425普通硅酸铝纤维制品100170干法制品-4004000.046TmW400C时：L=o+000。18(Tm-70)Tm400t时：h=4l+0.00036(Tm-400)湿法制品-8508506膨胀珍珠岩散料8080-150150250-200-8500.0530.0

3、53-0.0640.064-0.0757膨胀珍珠岩制品200250300Ta6505500.0600.0680.072=o+0.00013X(Tm-25)0.48憎水膨胀珍珠岩制品200220-70-6000.0590.070=o+0,00013X(Tm-25)0.59复合硅酸盐保温涂料300Ta-5000.071TmW300C时：Xl=Ao+0.00019(Tm-70)300,CTm400P:三000030(Tm-300)400PTm500P:2=Hi+0.0006X(Tm-400)10硬质聚氨醋泡沫塑料30-60-180-100-6580(25C时)0.0275保温时=3070-65(20

4、C时)0.041=o+0.000093X(Tm-20)12聚乙烯泡沫塑料24-100-800.02913酚醛泡沫塑料30-50-100-1500.03514泡沫玻璃150-200-400(35C时)0.062-IOlC,=0.046-46C,=0.05210,=0.05824t,=0.06093C,=0.073204C,三0.099=o+0.000192X(Tm-35)0.5180(35C时)0.064-101aC,=0.050T6C,三0.05646。=0.06246C,=0.06446C,=0.07246C,三0.103=o+0.000192X(Tm-35)0.7注：1.设”计算采用的技术

5、数据必须以产品生产厂商提供的数据为准。本表数据仅供参考。2.设计采用的各种绝热材料的物理化学性能及数据应符合各自的产品的标准规定。一般绝热材料的导热系数都与温度近似地成线性关系：=o+b(Tw-TO)(6-1)式中客楮m温度下的导热系数，W(m2C);_0常温，To时的导热系数，W(m0C);b系数b,见表61；Tm=()Tm保温层平均温度，,2；TS-管道外表面温度，计算时取介质温度，；Ta周围环境温度，C。表达式中各个参数的取值请参照表61。2保温计算参数求取2.1总给热系数的求取式中ar管道或保温层的辐射传热系数，W(m2C);ak对流传热系数，W(m2C)oC1(7；+2734(.+2

6、73丫“”一.100Jl100)_式中Ts-管道外表面温度，计算时取介质温度，C；Ta周围环境温度，C；Cr-辐射系数，W(m2oC)o材料表面状态Cr材料表面状态Cr铝板磨光0.32钢板黑色光泽3.95铝漆2.33钢板已氧化4.65油涿5.23黑潦有光泽5.00薄铁皮5.23黑漆无光泽5.47在密闭场合(如地沟)：式中Dl-管道或保温层外径，m。在室内无风情况下：26.33I-Taa.=l4-J297+.VDlTm=y()式中Tm保温层平均温度，C,2。当风速小于5ms时：平壁：式中w风速，应以当地气候资料为依据，m/s；1.沿风速向德平壁长度，m：Dl-保温层外径，m0圆筒：/08ak=3

7、.95万T1.,在实际应用上，给热系数的求取可以简化，因为(1)有许多公式本身是基于相似理论或实验的基础上得出的。(2)保温计算的精度不需要很高，考虑到安全的因素，对于气象因素实际与计算的出入，故允许带有一定范围的公差。(3)保温的制作和施工属于建筑工艺范畴，本身允许的工艺误差是亳米级。故室内总给热系数：Ta=O150时，可近似计算管道6=8.1+0.45(7；-7；)(6.2)平壁4=8.4+0.06(7；-7；)(6_3)也可把as进一步当作一个近似不变得常数，见=910w/(m2C)室内保温也可取as=11.63W(m2C)考虑受风的影响，当风速大于5ms时：a,s=ax+6yW)63v

8、v(m2C)(6_4)2.2 周围环境温度Ta室内：一般采用20。通行地沟：当介质温度80时，取20；当介质温度81IlOC时，取30；当介质温度110C时，取40。室外保温：常年运行采用历年年平均温度，季节运行采用历年运行期日平均气温。保冷：可采用历年最热月平均温度。防冻：取冬季历年极端平均最低温度。防烫伤：取年最热平均温度值。2.3 相对湿度及露点温度Td保冷采用最热月相对湿度。露点温度Td可根据选定的周围空气温度Ta和相对湿度从附表1中查询。2.4 室外风速W保温采用冬季风速，保冷采用夏季平均风速。实用文档2.5 管道或设备的外壁温度TO在绝热计算中，对外壁的传热一般忽略不计，因此外壁温

9、度可采用载热介质温度。2.6 保温层外表面温度TS保温表面温度的确定，是关系到热损失和经济厚度的计算。我国目前规定：当周围空气为25C时，绝热结构外表面温度应低于50。在室内情况下，表面温度可按下式计算：1=32+0.0287；式中Tf-载热介质温度，C。表62表面温度TS取用表介质温度TfC100150200250300350400450500540550600650表面温度TSC34.836.237.639.040.441.843.244.646.047.147.548.850.23保温层厚度计算3.1本软件计算中的一些约定（只适用于本软件说明）计算保温材料导热系数用通式（6-1）：2=4

10、+M-）有关参数可参考表6-1。计算总给热系数，不同情况分别用（6-2）、（6-3）、（6-4）o/7=Z）1In为计算表达方便，令。，取名为保温因子。为了计算式的通用性，如没有直接表达式计算保温厚度b时，最后求取结果为Dl-保温层外径，m。计算机用以下方程求取：DI=DQXInX由计算机方程求解。Dl求取后，再另行计算保温厚度b。管道与设备的计算分界线为公称直径DNlOO0,WDNlOOO的管道和设备，都视为管道（即圆筒面）计算，DN1000的管道和设备，都视为设备（即平壁面）计算。22经济厚度计算保温层经济厚度是指设备、管道采用保温结构后，年热损失值与保温工程投资费的年分摊率价值之和为最小

11、值时的保温厚度。（1）管道绝热层厚度计算：=I（D1-D0）2 J（6_5）说明：保冷经济厚度必须用防结露厚度校核。式中B保温因子D0管道外径，m；Dl-绝热层外径，m与一能价，元/106KJ,保温中，Pr=Ph,乙称“热价”；保冷中，PR=Pc,PC称为“冷价”；PT绝热结构单位造价，元/m3：%-绝热材料在Tm平均温度下的导热常数,W（m2C）;绝热层（最）外表面向周围空气的给热系数，W（m2C）;Z-年运行时间，h（常年运行的按8000hih其余按实际情况计算）：T0管道外表面温度，C；金属设备和管道的壁温，在无衬里时，取介质的正常运行温度；保冷时取介质的低操作温度；当要求实用文档用热介

12、质吹扫管线时，取吹扫介质的最高温度。环境温度，(运行期间平均气温);S绝热投资年分摊率，%oe/(I+O=(1+Om-i式中S绝热投资贷款年分摊率，%；i年利率(复利率)，%；n计息年数，年；绝热层厚度，11o例1设一架空蒸汽管道，管道DO=IO8mm,蒸汽温度TO=200,当地环境温度Ta=20,室外风速W=3ms,能价为PR=3.6元106kJ,投资计息年限数n二5年，年利率i=10%(复利率)，绝热材料总造价Pr=640元/m3；选用岩棉管壳作为保温材料。计算管道需要的保温厚度，热损失量以及表面温府W求导热系数200+20Tm=2=110岩棉管壳200kgm3：=0.044+0.00018(Tm-70)=0.044+0.00018(110-70)=0.0512W(m0C)求总表面给热系数见取4=7,ccS=(4+6麻)1.163=(7+6百)1.163=20.23保温工程投资偿还念分摊率按下式计算：i+(l+i)0.1(1+0.1)5S=(l+0n-l=(l+0l)5-l=0.264求保温厚度OJn幺=3.795X10-XFMj(T。-TJ_2DoNPrSas3 /3.6X0.0512X8000(200-_2x0.0512=.XXV6400.26420.23=o.1454