,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,隔熱保溫技術(shù),隔熱保溫與節(jié)能,隔熱保溫的目的,保溫材料,管道保溫計(jì)算,隔熱保溫技術(shù)的進(jìn)展,主要內(nèi)容,在熱能轉(zhuǎn)換、輸送和使用過程中，都需要對熱設(shè)備和輸熱管網(wǎng)進(jìn)行隔熱保溫，以減少熱能的損失。即使對于低溫設(shè)備和管道，如冷庫、制冷機(jī)組和空調(diào)管道也需要保溫，以防止冷量損失。隔熱保溫不但可以節(jié)約能源，而且可以保證生產(chǎn)工藝過程的實(shí)施。,隔熱保溫與節(jié)能,以蒸汽管網(wǎng)的隔熱保溫為例，我國蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)的年耗煤 量達(dá),.,億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約占全國燃煤總耗量的,/,。整個(gè)系統(tǒng)的熱能利用率僅為左右，每年由此而浪費(fèi)的煤資源高達(dá)萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，即相當(dāng)于蒸汽系統(tǒng)總能耗的,/,以上。除了蒸汽泄漏，凝結(jié)水回收方面存在的問題外，管道保溫不善也是耗能大的主要原因。例如一根長為,1,，直徑為,219mm,的蒸汽管道，如果不隔熱，每年損失可達(dá),標(biāo)煤，一個(gè)不隔熱的,0.1524,的低壓蒸汽閥門，一年的熱損失相當(dāng)于,4,標(biāo)煤的能量，一個(gè)直徑為,529,的裸露法蘭，一年將損失,10,以上標(biāo)煤的能量,。,隔熱保溫與節(jié)能,較少熱損失，節(jié)約燃料,以減少熱損失，節(jié)約燃料為目的時(shí)，經(jīng)濟(jì)性,是首先應(yīng),考慮的問題,。總,贊用最小時(shí)所對應(yīng)的,厚度,0,，,就是最經(jīng)濟(jì)的保溫層的厚度,。,臨界絕熱直徑：,隔熱保溫的目的,滿足用戶工藝工程要求,此時(shí)保溫設(shè)計(jì)首先應(yīng)當(dāng)滿足工藝上的要求，如通過熱力管網(wǎng)送至某用戶的蒸汽溫度和壓力，不能低于工藝流程所要求的給定值；其次才考慮經(jīng)濟(jì)性,。,隔熱保溫的目的,滿足一定的勞動(dòng)衛(wèi)生條件,保證人員安全,對于熱設(shè)備和管道，為了防止工作人員被燙傷，保溫的目的是使熱設(shè)備或管道的表面溫度不超過某一溫度，例如對于供熱管道當(dāng)外表面包上金屬皮時(shí)，通常為，當(dāng)外表面為非金屬材料時(shí)保溫層為,。,對于某些特殊場合，如空分行業(yè)，由于液氮液氧的溫度很低，與之接觸也會引起嚴(yán)重的凍傷。因此對低溫設(shè)備和管道進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮人員安全的因素。值得,注意,的是，對于工業(yè)爐窯的爐體外表面溫度允許較高，因?yàn)槿绻雍窳吮貙樱?由于散熱,減少，爐壁耐火材料的工作溫度相應(yīng)增加，從而影響耐火材料的,使用壽命。,隔熱保溫的目的,習(xí)慣上把導(dǎo)熱系數(shù)小的材料稱為保溫材料，又稱隔熱材料或絕熱材料。,1992,年的我國國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定凡平均溫度不高于,350,時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)不大于,0.12W/(mK),的材料稱為保溫材料。,保溫材料,原理：,保溫隔熱材料通常是多孔材料，結(jié)構(gòu)上的基本特點(diǎn)是具有高的空隙率。材料中的氣孔尺寸一般在范圍內(nèi)。保溫隔熱材料的結(jié)構(gòu)基本上可分為纖維狀結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。具有多孔結(jié)構(gòu)的材料中的孔一般為近似球形的封閉孔，而纖維狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)的材料內(nèi)部的孔通常是相互連通的。,保溫材料,對保溫材料的要求,）保溫性能好。導(dǎo)熱系數(shù)是保溫材料最重要的性質(zhì)，作為保溫材料要求導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)主要取決于其內(nèi)所含空氣泡或空氣層的大小及其分布狀態(tài)，與構(gòu)成保溫材料的固體性質(zhì)關(guān)系較小。靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很低，約,為,0.025,，因此保溫材料中所含不流動(dòng)的單獨(dú)小氣泡或氣層越多，其導(dǎo)熱系數(shù)就越低。保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)還與溫度和濕度有關(guān)。一般講，容重增加，導(dǎo)熱系數(shù)增加；水份增加，導(dǎo)熱系數(shù)也增高；溫度增高，導(dǎo)熱系數(shù)成直線地增加,。,保溫材料,）耐溫性好，性能穩(wěn)定，能長期使用。,注意,：不同的保溫材料有不同的使用溫度范圍。,）容重小，一般不宜超過。容重小，不但導(dǎo)熱系數(shù)低，而且可以減輕保溫管道的支架。,）有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能滿足施工的要求，一般其抗壓強(qiáng)度應(yīng),0.3,。,）無毒，對金屬無腐蝕作用。,）可燃物和水分含量極少，易于加工成型。,）價(jià)格便宜。,保溫材料,為了長期可靠，保溫層外面通常要加一層防護(hù)層。,對防護(hù)層的要求,）好的防水,性能,。,）耐壓強(qiáng)度好，一般不低于，不易燃燒,。,）時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)不超過（）,。,）在溫度變化或振動(dòng)的情況下，不易開裂或脫皮,。,）含可燃物或有機(jī)物極少，一般應(yīng)不,大于,10,%,。,保溫材料,常用保溫材料的物理性能,保溫材料,保溫材料,目的,管道保溫計(jì)算有兩個(gè)目的一是計(jì)算所需保溫材料的厚度：二是計(jì)算每米長管道的熱損失或核算保溫材料的外表面溫度。,管道保溫設(shè)計(jì),（一）架空管道,如圖所示為簡單起見，假設(shè)只包一層保溫材料其厚度為,。管子內(nèi)直徑為,1,，外直徑為,2,，管內(nèi)熱介質(zhì)的溫度為,t,f1,，周圍環(huán)境的溫度為,t,f2,：假設(shè)管內(nèi)壁的溫度為,t,w1,，管外壁的溫度為,t,w2,曲保溫層外表面的溫度為,t,w,。天空的溫度為,t,s,。該圖還給出了這一系統(tǒng)的串聯(lián)熱阻圖。,管道保溫設(shè)計(jì),1.,基本公式,假設(shè)管道各部分的分熱阻為,Ri,，則通過每米管道的徑向熱損失（不包括管道附件的熱損失）為,管道保溫設(shè)計(jì),熱介質(zhì)與管內(nèi)壁之間的對流換熱熱阻,R1,管壁熱阻,R2,保溫層熱阻,R3,管道保溫設(shè)計(jì),保溫層外表面對周圍環(huán)境的對流熱阻,R4,保溫層外表面對天空的輻射熱阻,R5,管道保溫設(shè)計(jì),注意：,保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù),l,與溫度有關(guān)，大多數(shù)情況下,l,與溫度成線性關(guān)系，即,如采用多層保溫材料，則保溫層的熱阻,R3,應(yīng)為各層保溫材料的熱阻之和,。,管道保溫設(shè)計(jì),2.,基本公式的簡化,因?yàn)楸Ｉ媳夭牧虾?，管?nèi)對流換熱的熱阻,R1,和金屬管壁的的導(dǎo)熱熱阻,R2,，相對于,R3,、,R4,和,R5,而言常小到可以忽略不計(jì)。這樣保溫層內(nèi)表面的溫度,tw2,就可以近似認(rèn)為等于熱介質(zhì)的溫度,tf1.,管道保溫設(shè)計(jì),一般保溫層外表面的溫度均不高，這時(shí)保溫層外表面的對流換熱系數(shù),2,和輻射換熱系數(shù),3,之和，級保溫層外表面的總換熱系數(shù),，可以用下面的簡化公式計(jì)算。,室內(nèi)管道：,室外管道：,式中：,w,為風(fēng)速，,m/s,。,管道保溫設(shè)計(jì),由于采用總換熱系數(shù),，,R4,和,R5,可以合并為,R6,，即,由此得到簡化公式,或,管道保溫設(shè)計(jì),3.,容許熱損失的確定,為滿足工藝要求的容許熱損失，一般需要計(jì)算；對于其他情況，容許熱損失可參照下表。,管道保溫設(shè)計(jì),管道保溫設(shè)計(jì),管道保溫設(shè)計(jì),4.,保溫層厚度的計(jì)算方法,要由上述一組基本公式或簡化公式計(jì)算出保溫層的厚度，首先必須確定每米長管道所容許的熱損失,QL,。,QL,決定以后還不能有基本公式計(jì)算出所需的保溫層的厚度,，因?yàn)橛?jì)算中涉及保溫層外表面的溫度,tw,，而,tw,又與保溫層的厚度,有關(guān)。,越大，,tw,越小。因此只能采用試算法，其步驟如下：,管道保溫設(shè)計(jì),根據(jù)算出或選定的容許熱損失,QL,，設(shè)定一保溫層的外表面溫度,tw,。,根據(jù)假定的,tw,，有基本公式算出所需的保溫層的厚度,。,根據(jù),，再有基本公式核算處保溫層的外表面溫度,tw,。,若,tw,與,tw,相差很小，則算出的,即為所求的保溫層厚度；若相差很大，則必須重新設(shè)定,tw,進(jìn)行計(jì)算，直至符合要求。,管道保溫設(shè)計(jì),5.,經(jīng)濟(jì)厚度,保溫層的經(jīng)濟(jì)厚度如圖,0,，在這個(gè)厚度下，年總費(fèi)用最低。每年每米管道的投資、運(yùn)行和維護(hù)的總費(fèi)用,C,為,Q,為每米管道的熱損失；,b,為熱量價(jià)格；,P,為保溫結(jié)構(gòu)的年折舊率；,c0,為每米管道保溫材料的投資費(fèi)；,V,為每米管道保溫層體積；,cb,為每米管道防護(hù)層的投資費(fèi)；,F,為每米管道防護(hù)層面積。,上式與防護(hù)層厚度有關(guān)，對上式求導(dǎo)并令其等于零，即可求的最經(jīng)濟(jì)厚度。,管道保溫設(shè)計(jì),6.,保溫管導(dǎo)熱損失的計(jì)算及校核,根據(jù)保溫層厚度,，算出管道的熱損失和保溫層外表面的壁溫。,管道保溫設(shè)計(jì),（二）無溝埋設(shè)的管道,對于直接埋于土壤中的管道，在計(jì)算熱損失時(shí)，除了保溫層的熱阻外，還要考慮土壤的熱阻,Rt,。,t,為土壤導(dǎo)熱系數(shù)；,h,為埋設(shè)深度，級管道中心線到地表面的距離；,dz,為與干土壤接觸的管道外表面的直徑。,管道保溫設(shè)計(jì),管道保溫設(shè)計(jì),（三）地溝中鋪設(shè)的管道,地溝中鋪設(shè)的管道的總熱阻應(yīng)包括以下幾部分：保溫層的熱阻,R3,，保溫層外表面到地溝內(nèi)空氣的對流換熱熱阻,R4,，地溝內(nèi)空氣到地溝壁的對流換熱熱阻,R7,，溝壁的導(dǎo)熱熱阻,R8,，土壤的熱阻,Rt,。,熱損失可采用如下公式：,管道保溫設(shè)計(jì),或,t,為管內(nèi)熱介質(zhì)的溫度；,t0,為土壤溫度；,tg0,為地溝內(nèi)的空氣溫度。,對于可通行的地溝，還應(yīng)考慮通風(fēng)系統(tǒng)排熱對地溝內(nèi)空氣溫度的影響。,主要介紹幾種新型的隔熱保溫材料,1.,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料,2.,聚乙烯泡沫塑,3.,聚苯乙烯泡沫塑料,4.,離心玻璃綿,5.,巖綿,五,.,隔熱保溫技術(shù)的進(jìn)展,1.,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料,(1),性能指標(biāo)。密度為,33kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為,0.1018W/(m,K),吸水率為,018g/100cm3,透濕系數(shù)為,21210-7g/(m2,s,Pa),抗壓強(qiáng)度為,170kPa,抗彎強(qiáng)度為,150kPa,平均吸聲系數(shù)為,0.125,適用溫度為,-20,100,。參考價(jià)格為,2200,元,/m2,。,這種材料可燃,加阻燃劑后離開火,2s,即可自熄,煙濃、有毒,滴落物可使火勢蔓延,;,抗老化能力一般,用紫外線照射,72h,后老化,;,抗腐蝕能力較強(qiáng),遇硫酸、醋酸,(98%,濃度,),、三氯乙烯僅體積稍有縮小,但遇,37%,濃度的鹽酸即發(fā)生崩壞。這種材料的工藝性極佳,可預(yù)制或現(xiàn)場發(fā)泡,與鋼板黏結(jié)牢固。,(2),適用范圍。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的保溫性能極好,工藝性極佳、強(qiáng)度高,適用于各種管道、設(shè)備的保溫。不足之處是成本太高。,新型保溫材料種類,2,聚乙烯泡沫塑,(1),性能指標(biāo)。聚乙烯泡沫塑料的密度為,22kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為,0.1031W/(m,K),吸水率,0105g/100cm3,透濕系數(shù),21210-11g/(m2,s,Pa),抗壓強(qiáng)度為,20kPa,抗彎強(qiáng)度為,350kPa,平均吸聲系數(shù)為,0.132,適用溫度為,-190,90C,。參考價(jià)格為,800,元,/m2,。,這種材料可燃,加阻燃劑后離開火即可自熄,煙密度指數(shù),20,煙無毒,抗腐蝕能力較好,遇三氯乙烯體積增加,25%,遇苯、苯乙烯、甲醇等體積縮小,抗老化能力強(qiáng),可制成套管、平板,一次加工性好,易黏結(jié)。,(2),適用范圍。聚乙烯泡沫塑料保溫性好、防水性能極好、施工方便是該材料的最大優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是不耐高溫,適用于,80,以下的管道、設(shè)備的保溫。,新型保溫材料種類,3,聚苯乙烯泡沫塑料,(1),性能指標(biāo)。聚苯乙烯泡沫塑料的密度為,35kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為,0.1038W/(m,K),吸水率為,1g/100cm3,透濕系數(shù)為,21210-7g/(m2,s,Pa),抗壓強(qiáng)度為,160kPa,抗彎強(qiáng)度為,180kPa,平均吸聲系數(shù)為,0.128,適用溫度,80,。參考價(jià)格,800,元,/m2,該材料可燃,加阻燃劑后離開火,2s,即可自熄,煙濃、有毒,滴落物可使火勢蔓延,;,抗腐蝕能力一般,用有機(jī)膠類黏結(jié)會萎縮變形,;,抗老化能力一般,用紫外線照射,200h,后老化,;,工藝性能與聚乙烯泡沫塑料一樣。,(2),適用范圍。該保溫材料具有保溫性能好、施工方便等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是不耐高溫,故適用于,70,以下的管道、設(shè)備保溫。,新型保溫材料種類,4,離心玻璃綿,(1),性能指標(biāo)。離心玻璃綿密度,48kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù),0.1031W/(m,K),吸水率,25g/100cm3,透濕系數(shù)為,410-6g/(m2,s,Pa),平均吸聲系數(shù)為,0.162,抗壓強(qiáng)度為,5kPa,適用溫度,300,。參考價(jià)格為,12