關(guān)于管道散熱損失的論述

吳敏鳴,朱靈佳（南京蘇夏工程設(shè)計(jì)有限公司,南京　210036）

關(guān)于管道散熱損失的論述

吳敏鳴,朱靈佳
（南京蘇夏工程設(shè)計(jì)有限公司,南京210036）

摘要：本文主要對(duì)硅酸鋁針刺毯和高溫玻璃棉包裹的蒸汽管道的散熱損失來(lái)源、計(jì)算方法進(jìn)行探討

關(guān)鍵詞：管道散熱損失來(lái)源；散熱損失計(jì)算

0　引言

目前保溫材料有：MJWT長(zhǎng)絲超細(xì)纖維氈、硅酸鎂纖維保溫毯、硅酸鋁針刺毯、高溫玻璃棉、氣泡隔熱、巖棉等。蒸汽管道的散熱損失主要包括：管道的單位散熱損失Q1、管托的散熱損失Q2、管道保溫結(jié)構(gòu)頂部設(shè)披肩、反射層后減少的散熱損失Q3以及管道上其他附屬設(shè)備的散熱損失（本文主要針對(duì)Q1、Q2和Q3進(jìn)行闡述）。對(duì)于≥DN350的蒸汽管道，上述保溫材料能夠達(dá)到預(yù)期的保溫效果。而對(duì)于＜DN300的蒸汽管道，上述保溫材料卻無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。對(duì)于小直徑的管道，探索新型的保溫材料、保溫結(jié)構(gòu)已然迫在眉睫。

1　管道的單位散熱損失Q1

管道、保溫材料及反射層的散熱損失主要為管道與保溫材料之間、保溫材料與反射層之間的熱傳導(dǎo)引起的散熱損失和最外層保護(hù)層與空氣之間對(duì)流傳熱引起的散熱損失之和（由于輻射散熱量很小，本文不加以論述）。

（1）計(jì)算公式。采用GB/T8175-2008中5.22（6）推薦的計(jì)算公式

式中：T—設(shè)備和管道的外表面溫度（℃），應(yīng)取管道蒸汽介質(zhì)的平均溫度即

（2）硅酸鋁保溫層平均溫度Tcp1計(jì)算。硅酸鋁保溫層導(dǎo)熱系數(shù)1與硅酸鋁保溫層的平均溫度有關(guān)，硅酸鋁保溫層平均溫度為外層與內(nèi)層溫度的平均值。內(nèi)層溫度取蒸汽介質(zhì)的平均溫度T，外層溫度為內(nèi)層平均溫度減去該層溫降，該層溫降按經(jīng)驗(yàn)取用，根據(jù)DN250架空蒸汽管道保溫結(jié)構(gòu)各層溫度分布、各層溫降實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，現(xiàn)將管道加熱溫度300℃～360℃各層溫降數(shù)據(jù)整理如下：第1層硅酸鋁保溫層δ=50mm,保溫層溫降80～100℃,反射層溫降10～20℃；第2層硅酸鋁保溫層δ=50mm,保溫層溫降50～70℃,反射層溫降10～15℃；第3層高溫玻璃棉保溫層δ=50mm,保溫層溫降40～60℃,反射層溫降2～4℃；第4層高溫玻璃棉保溫層δ=50mm,保溫層溫降30～50℃,反射層溫降2～3℃；第5層高溫玻璃棉保溫層δ=50mm,保溫層溫降20～50℃；第6層高溫玻璃棉保溫層δ=50 mm,保溫層溫降10～20℃。

硅酸鋁保溫層的容重：選取110kg/m3（在此容重下，導(dǎo)熱系數(shù)較?。?/p>

（4）高溫玻璃棉保溫層平均溫度Tcp2計(jì)算?？砂垂杷徜X保溫層平均溫度減去高溫玻璃棉保溫層的溫降：即，

高溫玻璃棉容重選?。?8kg/m3

2　管托散熱損失的計(jì)算

管托散熱損失是由于下底板向大氣放熱、向管架傳熱造成的。管托熱損失與蒸汽介質(zhì)溫度、下底板溫度、風(fēng)速、環(huán)境溫度等因素有關(guān)。

（1）管托散熱面積計(jì)算。管托底板散熱面積根據(jù)管托底板尺寸

表1　5不同平均溫度下硅酸鋁保溫層最大導(dǎo)熱系數(shù)

計(jì)算；（2）管架散熱面積計(jì)算。以DN250的管托為例,管架長(zhǎng)0.7m，寬0.3m，高0.3m。管架的散熱面積：1）0.7m×0.3m×2=0.42m2；2）0.7m×0.3m×2=0.42m2；3）0.3m×0.3m×2=0.18m2。合計(jì)1.02m2。（3）管托底板向大氣散熱損失q2底板。按GB/T8175-20085.2.2推薦的保溫層表面散熱損失計(jì)算公式計(jì)算：

（4）管架向大氣散熱損失q2管架

（5）管道向隔熱瓦塊的散熱損失。隔熱瓦塊的散熱損失主要是由管道與隔熱瓦塊直接接觸產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)引起的損失q2隔熱板塊。

（6）隔熱管托散熱損失q2

當(dāng)管托底板溫度為50℃時(shí)，管托占管道散熱損失比例的：4.9～5.8%；當(dāng)管托底板溫度為55℃時(shí)，管托占管道散熱損失比例的：6.3～7.4%；當(dāng)管托底板溫度為60℃時(shí)，管托占管道散熱損失比例的：7.6～9.0%；當(dāng)管托底板溫度為65℃時(shí)，管托占管道散熱損失比例的：9.0～10.6%；當(dāng)管托底板溫度為70℃時(shí)，管托占管道散熱損失比例的：10.3～12.2%。

3　反射層后減少的散熱損失Q3

根據(jù)熱網(wǎng)工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)相關(guān)計(jì)算，保溫結(jié)構(gòu)頂部設(shè)披肩及反射層后，可減少散熱損失，提高的隔熱效果可按減少的單位散熱損失的15%計(jì)算。

4　＜DN300的蒸汽管道溫降

經(jīng)過(guò)上面的論述，對(duì)于DN250和DN150的蒸汽管道，以起點(diǎn)溫度、壓力為300℃、1.0Mpa（G）進(jìn)行計(jì)算，按蒸汽流速分別為22m/s、16m/ s和8m/s進(jìn)行計(jì)算可得：DN250管道在對(duì)應(yīng)流速下溫降分別為10.45℃、12.65℃和21.75℃；DN150管道在對(duì)應(yīng)流速下溫降分別為23.7℃、27.2℃和41.85℃。由此可知，小直徑的管道無(wú)法達(dá)到預(yù)期5～8℃的溫降，管道每公里散熱損失很大，當(dāng)流速低時(shí)，甚至達(dá)到40℃以上的溫降。

5　結(jié)束語(yǔ)

由于熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)和熱輻射的存在，蒸汽管道散熱損失不可避免，探索新型的保溫材料、保溫結(jié)構(gòu)已然迫在眉睫。在實(shí)際的施工中，應(yīng)當(dāng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)新技術(shù)，來(lái)減少管道的熱損失。