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設(shè)備、管道絕熱(保溫)設(shè)計(jì)計(jì)算

 至高無上138 2025-01-18 發(fā)布于上海
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絕熱保溫

設(shè)備、管道絕熱是為了減少或防止設(shè)備、管道及其附件向周圍環(huán)境散發(fā)熱量,在設(shè)備、管道外表面增加絕熱層的措施。

設(shè)備、管道保溫要求


設(shè)備、管道在以下工況的應(yīng)進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)

1)設(shè)備、管道的外表面溫度高于323K50℃)且需要減少熱損失的;

2)設(shè)備、管道投運(yùn)時(shí)需要減少內(nèi)部介質(zhì)的溫度降低或延遲介質(zhì)發(fā)生凝結(jié)的;

3)設(shè)備、管道投運(yùn)時(shí)沒有明確保溫要求,但其外表面溫度超過333K60℃)且無法采用其他措施防止引起燙傷的部位。

設(shè)備、管道保溫材料要求


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1)絕熱材料的物理、化學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求前提下,應(yīng)優(yōu)先選用導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小的;

2)用于保溫的材料在平均溫度為343K70℃)時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)不小于0.060W/m·K),密度不宜大于220kg/m3

3)用于保冷的材料在平均溫度為298K25℃)時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)不小于0.050W/m·K),密度不宜大于180kg/m3;

4)除軟質(zhì)、半硬質(zhì)、松散狀材料外,硬質(zhì)無機(jī)成型制品的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于0.5MPa,有機(jī)成型制品的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于0.20MPa;

5)用于保溫、保冷墊塊、支架等有較大承壓要求的部位時(shí),應(yīng)按下表的要求進(jìn)行選擇。

墊塊或支架類材料的性能要求

項(xiàng)目

密度
kg/m3

抗壓強(qiáng)度
MPa

導(dǎo)熱系數(shù)
W/(m·K)

泡沫玻璃

120

0.8

0.045(平均溫度25℃)

高密度聚異氰脲酸脂

100±24

2.0

0.038(平均溫度25℃)

225±34

3.5

0.045(平均溫度25℃)

320±48

6.5

0.055(平均溫度25℃)

400±60

12.0

0.075(平均溫度25℃)

500±75

18.0

0.080(平均溫度25℃)

硅酸鈣

220±22

1.5

0.060(平均溫度70℃)

300±30

2.5

0.080(平均溫度70℃)

400±40

3.5

0.100(平均溫度70℃)

1000±50

15.0

0.220(平均溫度70℃)

珍珠巖混凝土

900

5.5

0.250(平均溫度0℃)


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常用保溫材料及燃燒等級(jí)劃分


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泡沫塑料

縮寫簡(jiǎn)稱

特點(diǎn)

導(dǎo)熱系數(shù)

W/(m·K)

模塑聚苯乙烯泡沫塑料

EPS

以可膨脹聚苯乙烯樹脂或其共聚物珠粒為原料,在模具中成型的含有大量以空氣填充閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.039

擠塑聚苯乙烯泡沫塑料

XPS

以聚苯乙烯樹脂或其共聚物為主要成分,通過加熱擠出成型而制成的具有閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.030

柔性泡沫橡塑

FEF

由含有經(jīng)有機(jī)或無機(jī)添加劑改性的其他高分子材料和化學(xué)物質(zhì)的天然橡膠、人工合成橡膠或其混合物制成的柔性絕熱制品。

0.041

酚醛泡沫橡塑

PF

由苯酚及同系化合物、衍生物和醛類的縮聚物制成的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.033

聚乙烯泡沫橡塑

PFE

以乙烯和丙烯制成的聚合物為主要成分的半硬質(zhì)或柔性泡沫塑料。

0.047

聚氨酯泡沫橡塑

PUR

以聚氨酯為主要成分制成的具有大量封閉泡孔的硬質(zhì)或半硬質(zhì)泡沫塑料。

0.024

脲醛泡沫橡塑

UF

以尿素和甲醛為主要原料縮聚成氨基樹脂后制成的具有大量開孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。

0.040

聚氯乙烯泡沫橡塑

VCM

以氯乙烯共聚物為主要成分制成的具有大量封閉泡孔的硬質(zhì)或半硬質(zhì)的泡沫塑料。

0.034

聚異氰脲酸脂泡沫橡塑

PIR

以異氰酸酯類共聚物為主要成分制成的具有大量閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.024

泡沫塑料:整體分布大量泡孔(互連或不互聯(lián))以降低密度的塑料絕熱材料的總稱。

保溫材料燃燒性能等級(jí)劃分

燃燒性能等級(jí)

名稱

A

不燃材料(制品)

B1

難燃材料(制品)

B2

可燃材料(制品)

B3

易燃材料(制品)


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保溫計(jì)算(保溫層厚度和散熱損失)

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保溫板計(jì)算公式:

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δ—保溫層厚度,單位為m;

λ—保溫材料制品熱導(dǎo)率W/(m·K);

T—設(shè)備和管道的外表面溫度,單位開爾文【K(℃)】;

Ta—環(huán)境溫度,單位開爾文【K(℃)】;

a—保溫層外表面與大氣的換熱系數(shù),單位為【W(wǎng)/(m2·K)】;

保溫管計(jì)算公式:

圖片

Do—保溫層外徑,單位為m;

Di—保溫層內(nèi)徑,單位為m;


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保溫層表面散熱損失計(jì)算

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保溫板表面散熱損失計(jì)算公式:

圖片

保溫管表面散熱損失計(jì)算公式:

圖片

q—單位表面散熱損失

平面:?jiǎn)挝粸椋╓/m2);

管道:?jiǎn)挝粸椋╓/m);

Ri—保溫層內(nèi)徑,單位為m;

平面:?jiǎn)挝粸椋╩2·K/W);

管道:?jiǎn)挝粸椋╩·K/W);

Rs—保溫層內(nèi)徑,單位為m;

平面:?jiǎn)挝粸椋╩2·K/W);

管道:?jiǎn)挝粸椋╩·K/W);

Do—保溫層外徑,單位為m;

Di—保溫層內(nèi)徑,單位為m;


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保溫層外表面溫度計(jì)算

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保溫板外表面溫度計(jì)算公式:

圖片

保溫管外表面溫度計(jì)算公式:

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q—單位表面散熱損失

平面:?jiǎn)挝粸椋╓/m2);

管道:?jiǎn)挝粸椋╓/m);

Ri—保溫層內(nèi)徑,單位為m;

平面:?jiǎn)挝粸椋╩2·K/W);

管道:?jiǎn)挝粸椋╩·K/W);

Rs—保溫層內(nèi)徑,單位為m;

平面:?jiǎn)挝粸椋╩2·K/W);

管道:?jiǎn)挝粸椋╩·K/W);

Do—保溫層外徑,單位為m;

Ts—保溫層外表面溫度,單位為【K(℃)】;

Ta—環(huán)境溫度,單位為【K(℃)】;


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保溫計(jì)算主要數(shù)據(jù)選取原則

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溫度

表面溫度T

1)無襯里的設(shè)備和管道的表面溫度T,取介質(zhì)的正常運(yùn)行溫度;

2)有內(nèi)襯的設(shè)備和管道應(yīng)進(jìn)行傳熱計(jì)算確定外表面溫度。

注:襯里指的是設(shè)備內(nèi)或管道內(nèi)是復(fù)合管(管內(nèi)再套管)

環(huán)境溫度Ta

1)設(shè)置在室外的設(shè)備和管道在保溫厚度和散熱損失計(jì)算中,環(huán)境溫度Ta常年運(yùn)行的取歷年之平均溫度的平均值,如果是季節(jié)性運(yùn)行的取歷年運(yùn)行期日平均溫度的平均值;

2)設(shè)置在室內(nèi)的設(shè)備和管道在保溫厚度和散熱損失計(jì)算中環(huán)境溫度Ta均取293K(20℃);

3)設(shè)置在地溝中的管道;

介質(zhì)溫度
K

環(huán)境溫度
K

352(80)

29320℃)

354~38381~110℃)

30330℃)

383110℃)

31340℃)

表面放熱系數(shù)a

設(shè)備、管道的保溫結(jié)構(gòu)外表面放熱系數(shù)a一般取11.63W/(m2·K);

熱導(dǎo)率λ

保溫材料制品的熱導(dǎo)率按表保溫材料表選??;

泡沫塑料

縮寫簡(jiǎn)稱

特點(diǎn)

導(dǎo)熱系數(shù)

W/(m·K)

模塑聚苯乙烯泡沫塑料

EPS

以可膨脹聚苯乙烯樹脂或其共聚物珠粒為原料,在模具中成型的含有大量以空氣填充閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.039

擠塑聚苯乙烯泡沫塑料

XPS

以聚苯乙烯樹脂或其共聚物為主要成分,通過加熱擠出成型而制成的具有閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.030

柔性泡沫橡塑

FEF

由含有經(jīng)有機(jī)或無機(jī)添加劑改性的其他高分子材料和化學(xué)物質(zhì)的天然橡膠、人工合成橡膠或其混合物制成的柔性絕熱制品。

0.041

酚醛泡沫橡塑

PF

由苯酚及同系化合物、衍生物和醛類的縮聚物制成的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.033

聚乙烯泡沫橡塑

PFE

以乙烯和丙烯制成的聚合物為主要成分的半硬質(zhì)或柔性泡沫塑料。

0.047

聚氨酯泡沫橡塑

PUR

以聚氨酯為主要成分制成的具有大量封閉泡孔的硬質(zhì)或半硬質(zhì)泡沫塑料。

0.024

脲醛泡沫橡塑

UF

以尿素和甲醛為主要原料縮聚成氨基樹脂后制成的具有大量開孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。

0.040

聚氯乙烯泡沫橡塑

VCM

以氯乙烯共聚物為主要成分制成的具有大量封閉泡孔的硬質(zhì)或半硬質(zhì)的泡沫塑料。

0.034

聚異氰脲酸脂泡沫橡塑

PIR

以異氰酸酯類共聚物為主要成分制成的具有大量閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料。

0.024

泡沫塑料:整體分布大量泡孔(互連或不互聯(lián))以降低密度的塑料絕熱材料的總稱。

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設(shè)備、管道保溫效果的測(cè)試與評(píng)價(jià)

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測(cè)試方法

測(cè)試方法

具體操作

熱電偶法

將熱電偶直接緊密貼敷在保溫結(jié)構(gòu)外表面以測(cè)量其表面溫度的方法。

表面溫度計(jì)法

將熱電偶式、熱電阻式等表面溫度計(jì)的傳感器與被測(cè)保溫結(jié)構(gòu)外表面接觸以測(cè)量其外表面溫度的方法。

紅外輻射溫度計(jì)法

用紅外輻射溫度計(jì)瞄準(zhǔn)被測(cè)保溫結(jié)構(gòu)外表面以測(cè)量其表面溫度的方法,需要注意的是選擇合理的距離及發(fā)射角。

紅外熱像法

用紅外熱像儀對(duì)被測(cè)保溫結(jié)構(gòu)外表面進(jìn)行掃描,反映出保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度分布的方法。

測(cè)試要求

測(cè)試參數(shù):

1)保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度;

2)環(huán)境溫度、風(fēng)速;

3)設(shè)備、管道及其附件外表面溫度。

傳感器安裝要求:

熱流傳感器

1)安裝時(shí)宜將熱流傳感器放在外保護(hù)層內(nèi),附在保溫材料面層。除非需要測(cè)定連接處的熱損失,否則應(yīng)避免放置在保溫層的接縫處。

熱電偶

1)將熱電偶絲焊在一塊導(dǎo)熱性能良好的金屬集熱塊或片上,再整體貼敷到被測(cè)表面上;

2)將熱電偶焊在或埋在被測(cè)面上專門開的小槽內(nèi);

3)熱電偶絲沿等溫面緊密接觸的長(zhǎng)度應(yīng)不小于100mm;


測(cè)試要求

1)盡量在風(fēng)速等于或小于0.5m/s的條件下進(jìn)行測(cè)試,如不滿足時(shí)應(yīng)增加擋風(fēng)裝置。

2)室外測(cè)試應(yīng)選擇在陰天或夜間進(jìn)行,如不能滿足時(shí)應(yīng)加用遮陽裝置,穩(wěn)定一段時(shí)間后再測(cè)試。

3)環(huán)境溫度應(yīng)在距離被測(cè)位置1m處測(cè)得,并應(yīng)避免其他熱源的影響。

測(cè)試保溫評(píng)價(jià)

1)凡設(shè)備、管道及其附件的保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度高于323K(50℃)【指環(huán)境溫度為298K(25℃)時(shí)的表面溫度】時(shí)視為不合格,應(yīng)進(jìn)行保溫技術(shù)改造。

2)設(shè)備、管道及其附件保溫后的允許最大散熱損失值,如下表:

季節(jié)運(yùn)行工況允許最大散熱損失值

設(shè)備、管道及其附件外表面溫度/K(℃)

323

373

423

473

523

573

允許最大散熱損失/(W/m2)

104

147

183

220

251

272

季節(jié)運(yùn)行工況允許最大散熱損失值

設(shè)備、管道及其附件外表面溫度/K(℃)

323

50

373

100

423
150

473

200

523

250

573

300

623

350

允許最大散熱損失/(W/m2)

52

84

104

126

147

167

188


設(shè)備、管道及其附件外表面溫度/K(℃)

69350

723100

773
150

823200

873250

923300


允許最大散熱損失/(W/m2)

204

220

235

251

266

283



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