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1、设计技术石油化工设计PetrochemicalDesign2004,21(1)30～34管线绝热层厚度计算方法集粹张礼贵(中国石化金陵石化工程有限公司,江苏南京,210033) 摘要:介绍了确定管道绝热层厚度的基本方法,分析了每种方法的适用条件,对常用的管线用计算机程序进行了计算,并列表给出了计算结果。关键词:管道 绝热 厚度 温度 为了满足工艺要求,减少散热损失,一般热力允许温降Δt(℃)、管线长度l(m),可以计算出q管道需采取绝热措施(保温或保冷)。正确地计算(W/m),公式为:q=(C·G·Δt)·10
2、00/(3.6·l)绝热层厚度,可以在合理的投资范围内减少设备、对于上例,q=2.07×40000×15/(3.6×1200)管道及其组成件在工作过程中的热量或冷量损失=287.5(W/m)。以节约能源。1.3 确定隔热材料导热系数λ[1]笔者在此对工程中常用的几种绝热层厚度计上例中保温材料选用的是轻质镁铝管壳,其算方法进行分析,并用PASCAL语言编制了计算程导热系数方程为λ=0.0534+0.000114tm,式中,tm序,对常用的管线进行了计算,并列表给出计算结为保温材料内外表面的平均温度。果,供同行们选用时
3、参考。在计算tm时,保温材料内表面温度可近似取1 根据介质允许温降确定绝热层厚度介质的平均温度,外表面平均温度应先假定后复在某些工艺过程中,对管道未端的介质温度核,第一次假定时可取比环境温度高10℃。上例有一定的限制要求,这时管内介质的温降往往是中,ta取-3℃,则tm=(407.5+7)/2=207.25℃,限定的,其管道允许的散热损失也随之被确定。λ=0.0534+0.000114×207.25=0.077W/m·K。这类管道一般采用稳定传热的热平衡方法计算绝114 计算隔热层厚度δ热层厚度,其计算顺序如下。根
4、据圆筒壁的导热方程可知,管线经过隔热1.1 确定介质温降Δt材料的热流量为:一般情况下,Δt(℃)是已知的。例如,金陵公(t0-ta)/〔(1/(2πλ))ln(D0/Di)+1/(πD0αs)〕司热电厂向炼油厂供汽工程中有一段中压蒸汽这一热流量应不大于1.2节中计算的允许单线,管径为<273×14,流量40t/h,长度约1200m,起位散热损失q,因此可得如下方程:点温度为415℃。炼厂用汽设备为背压透平,其供汽母管温度要求≥400℃。此例中Δt=15℃。收稿日期:2002-10-09。修回日期:2004-01-
5、08。1.2 允许单位散热损失q作者简介:张礼贵,男,高级工程师。1990年毕业于上海同济根据介质的流量G(t/h)、比热C(kJ/kg·K)、大学供热通风专业,现从事热工设计工作。第21卷张礼贵1管线绝热层厚度计算方法集粹·31·Kq=(t0-ta)/〔(1/(2πλ))ln(D0/Di)+1/(πD0αs)〕式中,K—修正系数,一般取0.8～0.9(热损失控制较严的管道取下限值);t0—管道外表面壁温,可近似取介质平均温度/℃;ta—环境温度/℃;D0—绝热层外径/m;图1 投资与保温层厚度的关系Di—管道外径
6、(绝热层内径)/m; 根据热平衡及热能价格、绝热结构价格等参αs—绝热层外表面向周围环境的放热系数/数可推得下列等式:-1W·(m·℃)。对于防烫伤、防结露及冷损失的厚D0ln(D0/Di)=0.003795×度计算时可取8.414,其他取αs=1.163×(10+1/2〔PEλt
7、t0-ta
8、/(PTS)〕-2λ/αs1/2-16W),W为风速/m·s。6-1式中,PE—能量价格/元·(10kJ);解以上方程(手工解此方程需借助相应图-3PT—绝热结构单位造价/元·m;表),便可求得D0,从而求出δ〔δ=(D0
9、-Di)/2〕。t—年运行时数/h;上例中,解得δ=0.14m。S—绝热工程投资年摊销率,%;其余符号同前。2 根据表面温度确定绝热层厚度解此方程,便可求得D0,从而求出δ。本方法按给定的绝热层外表面温度ts计算绝热层厚度。主要用于防烫伤、防结露或某些有特4 其他确定绝热层厚度的方法殊要求需给定隔热层表面温度的隔热层厚度计4.1 按最大允许热损失计算绝热层厚度算。2隔热管线的最大允许热损失Q(W/m)在国根据热平衡机理,管线单层保温时有:家标准《设备及管道保温技术通则》有明确规定,(t0-ts)/〔(1/(2πλ)
10、)ln(D0/Di)〕其值随管道外表面的温度而变化,Q值的范围为=(ts-ta)/〔1/(πD0αs)〕258～375W/m(对应管线外表面温度为50～解此方程,便可求得D0,从而求出δ。850℃)。若按Q计算δ,应按下列等式计算:Q=(t0-ta)/〔D0/(2λ)〕ln(D0/Di)+1/αs)3 根据经济性确定绝热层厚度4.2 多层保温(冷)时绝热层厚
