保溫保冷厚度計(jì)算舉例

一、蒸汽管道保溫厚度計(jì)算計(jì)算的已知條件管道直徑：219mm，管道長(zhǎng)度：100m管道內(nèi)介質(zhì)溫度：t°=400°C和150°C環(huán)境溫度：平均溫度ta=25C 保溫表面溫度：ts=45C(溫差20C)CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料的導(dǎo)熱方程：0.038+0.00015tcp,導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1.2復(fù)合硅酸鹽保溫材料的導(dǎo)熱方程：0.038+0.00018tcp,導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1.8120kg/m3管殼的導(dǎo)熱方程：0.048+0.00021tcp,導(dǎo)熱系數(shù)修正系數(shù)1.8注：復(fù)合硅酸鹽、巖棉管殼的導(dǎo)熱方程摘自《保溫絕熱材料及其制品的生產(chǎn)工藝與質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用手冊(cè)》。1、介質(zhì)溫度為400C，表面溫度為45C，溫差為20C，材料保溫厚度計(jì)算CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料(熱面400C，冷面45C)的平均導(dǎo)熱系數(shù)A={0.038+0.00015X(400+45)：2}X1.2=0.0857復(fù)合硅酸鹽保溫隔熱材料(熱面400C，冷面45C)的平均導(dǎo)熱系數(shù)^={0.038+0.00018X(400+45)^2)X1.8=0.1405巖棉管殼(熱面400C，冷面45C)的平均導(dǎo)熱系數(shù)^={0.048+0.00021X(400+45)^2)X1.8=0.1705溫差為20C，室內(nèi)管道表面換熱系數(shù)as=5.0+3.4+1.27=9.67w/E.ka、用CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料保溫Dln(D/D)=2入(t-t)/<as(t-t)>1 1 0s sa={2X0.0852X(400-45))：{9.67X(45-25))=0.3128(D1/D)ln(D1/D)=0.3128/0.219=1.4282查表X-XlnX函數(shù)得到：X=(D1/D)=2.02(采用內(nèi)查法：XlnXX1.4192.021.4392.031.439—1.419=0.02 0.02：10=0.0021.4282—1.419=0.00920.0092：0.002=4.61.4282對(duì)應(yīng)的X為：2.02+(2.03—2.02)X4.6=2.0246)保溫層厚度：5=D(X-1)/2=219(2.02—1)/2=111.7mm。保溫厚度定為110mm。b、用復(fù)合硅酸鹽保溫Dln(D/D)=2入(t-t)/<as(t-t)>1 1 0s sa={2X0.1405X(400-45))：{9.67X(45-25))=0.5158(D1/D)ln(D1/D)=0.5158/0.219=2.3552查表得到：X=(D1/D)=2.53保溫層厚度：5=D(X-1)/2=167.5mm。保溫厚度定為170mm。C、采用巖棉管殼保溫Dln(D/D)=2入(t-t)/<as(t-t)>1 1 0s sa={2X0.1705X(400-45)}：{9.67X(45-25)}=0.6259(D1/D)ln(D1/D)=0.6259/0.219=2.8581查表得到：X=(D1/D)=2.79保溫層厚度：5=D(X-1)/2=196.00mm。保溫厚度定為195mm。2、介質(zhì)溫度為150°C，表面溫度為45°C，溫差為20°C，材料保溫厚度計(jì)算CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料(熱面150C，冷面45C)的平均導(dǎo)熱系數(shù)入={0.038+(150+45)^2X0.00015)X1.2=0.0632復(fù)合硅酸鹽保溫隔熱材料(熱面150C，冷面45C)的平均導(dǎo)熱系數(shù)入={0.038+(150+45)^2X0.00018)X1.8=0.1000巖棉管殼(熱面150C，冷面45C)的平均導(dǎo)熱系數(shù)入={0.048+(150+45)^2X0.00021)X1.8=0.1233溫差為20C，室內(nèi)管道表面換熱系數(shù)as=5.0+3.4+1.27=9.67w/E.ka、用CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料保溫Dln(D/D)=2入(t-t)/<as(t-t)>1 1 0s sa={2X0.0632X(150-45))：{9.67X(45-25))=0.0686(D1/D)ln(D1/D)=0.0686/0.219=0.3134查表得到：X=(D1/D)=1.28保溫層厚度：5=D(X-1)/2=30.66mm。保溫厚度定為30mm。b、用復(fù)合硅酸鹽保溫Dln(D/D)=2入(t-t)/<as(t-t)>1 1 0s sa={2X0.1X(150-45))：{9.67X(45-25))=0.1086(D1/D)ln(D1/D)=0.1086/0.219=0.4959查表得到：X=(D1/D)=1.42保溫層厚度：5=D(X-1)/2=45.99mm。保溫厚度定為45mm。C、采用巖棉管殼保溫Dln(D/D)=2入(t-t)/<as(t-t)>11 0s sa={2X0.1233X(150-45)}O{9.67X(45-25)}=0.1339(D1/D)ln(Di/D)=0.1339/0.219=0.6113查表得到：X=(D1/D)=1.505保溫層厚度：5=D(X-1)/2=55.29mm。保溫厚度定為55mm。二、分支管道指定溫降條件輸送流體保溫厚度計(jì)算已知條件：凝結(jié)水蒸汽由罐A分配給車間B、C、D使用，如圖所示，由罐A流出的水溫為90°C，至B、C、D各車間溫度為89C，各段管道的長(zhǎng)度和流量如表所列，室外環(huán)境溫度為20C,室外平均風(fēng)速為3m/s,若以CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料做保溫層，確定其保溫厚度。管段管外經(jīng)(mm)管長(zhǎng)L(m)流量G(kg/h)A--127315080X1031--B1087520X1031--221924060X1032--C1597530X1032--D15910530X103設(shè)保溫層表面溫度為30C，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)X={0.038+0.00015X(90+30)^2}X1.2=0.0564w/m?c計(jì)算結(jié)點(diǎn)1、結(jié)點(diǎn)2處溫度確定主管線A—1一2—D的EL/G；Lc=Kr?L=1.15L (Kr——管道保溫?zé)釗p失附加系數(shù))E(La-d/Ga-d)=(150X1.15/80X103)+(240X1.15/60X103)+(105X1.15/30X103)=0.0022+0.0046+0.0040=0.01081、計(jì)算各段溫度的分配A-1管段的溫降的計(jì)算公式：t—t=(t—t)X(L/G)/E(L/G)A1AD A-1 A-1 A-DA-D=(90—89)X0.0022：0.0108=0.2C結(jié)點(diǎn)1處的溫度t1=90—0.2=89.8C1一2管段的溫降的計(jì)算公式：t—t=(t—t)X(L/G)/E(L/G)12AD 1-2 1-2 A-DA-D=(90—89)X0.0046：0.0108=0.426C結(jié)點(diǎn)2處的溫度t「89.8—0.426=89.376C2—D管段的溫降的計(jì)算公式:t—t=(t—t)X(L/G)/E(L/G)2DAD 2-D 2-D A-DA-D=(90—89)X0.0022：0.0108=0.37°C結(jié)點(diǎn)D處的溫度tD=89.376—0.37=89.004C2、按無(wú)分支管道計(jì)算各段隔熱厚度：在無(wú)分支管道計(jì)算中，(tA—t)/(t2—t)=(90—20)/(89—20)=1.02<2,則保溫厚度按下列公式計(jì)算：ln(D/D)=2n入[L(t-t)/G?C(t-t)—1/nDa]0i cma 1 2 05=(D0—Di)/2Lc=Kr?LA-1管段：設(shè)該管段保溫層厚度為35mm,則D°=0.343m保溫層換熱系數(shù)：a=11.6+7"Vw=11.6+7”3=23.7w?m-2?C-1水的比熱C=1.163w?h/m?C；Kr=1.15；t=(90+89.8)/2=89.9Cmln(D/D)=2X3.14X0.0564[150X1.15X(89.9-20)/80X103X1.163X0.20i一1/3.14X0.343X23.7]=0.215TOC\o"1-5"\h\zDln(D/D)=0.215X0.343=0.0737450 0i查表5-D0ln(D0/Di)函數(shù)得到：5=33(采用內(nèi)查法：D0ln(D0/Di) 50.05 230.1 440.1—0.05=0.05 0.05： 10=0.0050.073745—0.05=0.0237450.023745：0.005=0.47490.073745對(duì)應(yīng)的5為：23+(44—23)X0.4749=33)園整后A-1管段保溫層厚度為35mm，與假設(shè)相符。1-2管段：設(shè)該管段保溫層厚度為25mm,則D°=0.269mln(D0/Di)=2X3.14X0.0564[240X1.15X(89.587-20)/60X103X1.163X0.426一1/3.14X0.269X23.7]=0.211TOC\o"1-5"\h\zDln(D/D)=0.211X0.269=0.0567590 0i查表5-D0ln(D0/Di)函數(shù)得到：5=(采用內(nèi)查法：D0ln(D0/Di) 50.05 230.1 440.1—0.05=0.05 0.05： 10=0.0050.073745—0.05=0.0237450.023745：0.005=0.47490.073745對(duì)應(yīng)的5為：23+(44—23)X0.4749=33)園整后1-2管段保溫層厚度為 mm,與假設(shè)相符。2-D管段：設(shè)該管段保溫層厚度為20mm,則D0=0.199mmln(D0/D,)=2X3.14X0.0564[105X1.15X(89.2-20)/30X103X1.163X0.373一1/3.14X0.199X23.7]=0.206TOC\o"1-5"\h\zDln(D/D)=0.206X0.199=0.0409940 0i查表5-D0ln(D0/Di)函數(shù)得到：5=(采用內(nèi)查法：D0ln(D0/Di) 50.05 230.1 440.1—0.05=0.05 0.05： 10=0.0050.073745—0.05=0.0237450.023745：0.005=0.47490.073745對(duì)應(yīng)的5為：23+(44—23)X0.4749=33)園整后2-D管段保溫層厚度為mm,與假設(shè)相符。B管段：設(shè)該管段保溫層厚度為7mm,則D0=0.122mmln(D0/Di)=2X3.14X0.0564[75X1.15X(89.4-20)/20X103X1.163X(89.8—89)一1/3.14X0.122X23.7]=0.0381TOC\o"1-5"\h\zDln(D/D)=0.0381X0.122=0.0737450 0i查表5-D0ln(D0/Di)函數(shù)得到：5=(采用內(nèi)查法：D0ln(D0/Di) 50.05 230.1 440.1—0.05=0.05 0.05： 10=0.0050.073745—0.05=0.0237450.023745：0.005=0.47490.073745對(duì)應(yīng)的5為：23+(44—23)X0.4749=33)園整后1-B管段保溫層厚度為mm,與假設(shè)相符。規(guī)范規(guī)定保溫制品最小厚度為20mm，故1-B管段的保溫層厚度取20mm,C管段：設(shè)該管段保溫層厚度為20mm,則D0=0.185mm保溫層換熱系數(shù)：a=11.6+7"Vw=11.67"3=23.7w?m-2?°C-1水的比熱C=1.163w?h/m?C；Kr=1.15；t=(90+89.8)/2=89.9Cmln(D0/Di)=2X3.14X0.0564[75X1.15X(89.2-20)/30X103X1.163X0.2(89.4—89)一1/3.14X0.185X23.7]=0.126

Dln(D/D)=0.126X0.185=0.02331TOC\o"1-5"\h\z0 0i查表5-D0ln(D0/Di)函數(shù)得到：5=33(采用內(nèi)查法：D0ln(D0/Di) 50.05 230.1 440.1—0.05=0.050.05：10=0.0050.1—0.05=0.050.05：10=0.0050.073745—0.05=0.0237450.023745：0.005=0.47490.073745對(duì)應(yīng)的5為：23+(44—23)X0.4749=33)園整后2-C管段保溫層厚度為mm,與假設(shè)相符。三、高溫設(shè)備管道采用雙層材料復(fù)合保溫各材料厚度計(jì)算計(jì)算的已知條件：由530管道一根，管內(nèi)介質(zhì)溫度為720°C，需采用雙層材料復(fù)合保溫，確定其保溫厚度。內(nèi)層采用硅酸鋁纖維制品：入1=0.056+0.0002tmw/m?c,外層采用CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料：入2=0.038+0.00015tmw/m?c,年平均風(fēng)速：Vw=3m/s隔熱層向大氣的換熱系數(shù)：a=11.6+7"Vw=11.67"3=23.7w?m-2?C-1解：雙層保溫材料在兩層交界處的溫度，以外層CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料的最高耐熱溫度400C為界限溫度，保溫層外表面溫度為35C。1、 允許最大熱損失為Q=300w/m22、 導(dǎo)熱系數(shù)：入]=0.056+0.0002(720+400)/2=0.168w?m-1?C-1入2=0.038+0.00015(400+35)/2=0.070625w?m-1?C-13、 雙層保溫總厚度計(jì)算：Dln(D/D)=2{[入(t-t)+入(t-t)]/Q一入/a}TOC\o"1-5"\h\zm0 m0i 1 0 2 0s 2=2{[0.168(720-400)+0.070625(400-35)]/300—0.070625/23.7}=2{[53.76+25.778]/300—0.00298}=2(0.26513—0.00298)=0.5243查表5-D0ln(D0/Di)函數(shù)得到：5=(采用內(nèi)查法：D0ln(D0/Di) 50.05 230.1 440.1—0.05=0.05 0.05： 10=0.0050.073745—0.05=0.0237450.023745：0.005=0.47490.073745對(duì)應(yīng)的5為：23+(44—23)X0.4749=33)計(jì)算結(jié)果總厚度5= mm取mm4、計(jì)算內(nèi)層保溫厚度:ln(Do/Di)=2(Xi/Dmo){(t-to)/Q}=2X0.168：0.93X{(720-400)/330}=0.351Dln(D/D)=2(入/D){(t-t)/Q}0 0i 1m0 0=2X0.168：0.93X{(720-400)/330}=0.351計(jì)算結(jié)果外層保溫厚度5jmm取mm內(nèi)層保溫厚度52=5-5j mm四、 冷熱介質(zhì)交替設(shè)備管道的絕熱采用雙層材料復(fù)合保溫各材料厚度計(jì)算計(jì)算條件：某反應(yīng)釜^1400，筒體長(zhǎng)1200mm，橢圓形封頭。夾套內(nèi)交替使用-15°C冰鹽水和140°C蒸汽。需采用雙層材料復(fù)合保溫，確定其保溫隔熱厚度。內(nèi)層采用CAS鋁鎂質(zhì)保溫隔熱材料保溫：入1=0.038+0.00015tmw/m?c外層采用CAS專用保冷材料進(jìn)行保冷：入2=0.0325+0.0002tmw/m?c環(huán)境溫度：ta=35C,成都地區(qū)年平均相對(duì)濕度取值85%換熱系數(shù)as=8.141w/m2?k1、 露點(diǎn)計(jì)算：環(huán)境溫度t「35C，相對(duì)濕度85%時(shí)查濕空氣焓濕圖(p=101.325pa)得：露點(diǎn)溫度為t「32C,絕熱層外表面溫度t「ts+1=32+1=33C2、 雙層保溫材料在兩層交界處的溫度，以外層CAS專用保冷材料的安全使用溫度80C的0.9倍為界限溫度，即：內(nèi)外層交界處的溫度為t「70C。入「0.038+0.00015、=0.038+0.00015(140+70)/2=0.05375w/m?c入「0.0325+0.0002\=0.0325+0.0002(-15+33)/2=0.0361w/m?c3、 雙層防結(jié)露計(jì)算：內(nèi)層厚度：51=(y/a)(t—tp/Sa-td)=0.0537598.141X(140-70)4-(35-33)=0.231m=230mm式中：t0——保冷結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度，C外層厚度：氣=(入2/a)(td-tp/Wa-td)=0.036148.141X(33-70)4(35-33)=0.281m=280mm五、 CAS專用保冷材料保冷厚度計(jì)算(北京地區(qū))計(jì)算條件：由530管道H一根，管內(nèi)介質(zhì)溫度為~40C，需采用CAS專用保冷材料進(jìn)行保冷，確定其保冷厚度。累年夏季空調(diào)室外干球計(jì)算溫度為34C，累年室外最熱月平均相對(duì)濕度為78%，查表的露點(diǎn)溫度為28.5C，保冷層表面溫度ts=28.5+2.5=31C，在允許冷損失中換熱系數(shù)as=8.141w/m2?k。則：最大允許冷損失的計(jì)算：七-七=34-28.5=4.5q=4.5X8.14=36.63導(dǎo)熱系數(shù)：入=0.0325+0.0002t=0.0325+0.0002(-40+31)/2=0.0316w/m?cm保冷厚度按隔熱層表面冷損失計(jì)算:D0ln(D0/D.)=2入[||t-tII/q—1/a]=2X0.0316X[||-40-34||/36.63—1/8.141]=0.632[2.0202-0.1228]=0.1199計(jì)算結(jié)果：D0=5=(D-D)/2=(-0.219)/2=0故保冷厚度為：mm保冷層外表面溫度驗(yàn)算如下：ts=ta-q/nD0a=34-36.63/3.14XX8.141=30°C故保冷厚度為mm是合適的。六、CAS專用保冷材料保冷厚度計(jì)算(達(dá)州地區(qū))計(jì)算條件：1、 環(huán)境溫度：ta=35C，達(dá)州地區(qū)年平均相對(duì)濕度取值85%(注：全國(guó)主要城市氣象參數(shù)，《設(shè)備及管道的保冷與保溫》P73),2、 換熱系數(shù)as=8.141w/m2?k,導(dǎo)熱系數(shù)入=0.0325w/m?k,3、 介質(zhì)溫度：tf=40C(安裝方提供)厚度計(jì)算：管道保溫保冷厚度計(jì)算，根據(jù)具體情況，設(shè)備應(yīng)主要考慮保冷；在滿足保冷的條件下，已經(jīng)滿足保溫要求。1、 露點(diǎn)計(jì)算：環(huán)境溫度ta=35C，相對(duì)濕度85%時(shí)的水蒸氣分壓值為：EW=(5.6231：101.325)X760X85%=35.85mmHg(注：EW=PbeEW——水蒸汽分壓值，單位千帕；Pb——同溫度下空氣的飽和水蒸汽分壓值，單位千帕;e——相對(duì)濕度，％。大氣壓101.325千帕換算為760mmHg。5.6231千帕，濕空氣的物理性質(zhì)表，《設(shè)備及管道的保冷與保溫》P58)露點(diǎn)Dr=237.3(0.66077—logEW)/(logEW—8.1