鋼管
預(yù)制直埋蒸汽保溫管道的保溫計(jì)算
材料：20# A105 Q235 WPB A234
交期：標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)貨直發(fā)
描述：保溫管道
規(guī)格： DN20-DN3000
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描述：保溫管道
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1概述 預(yù)制直埋蒸汽管道是 目前 國(guó)內(nèi)廣泛采用 的蒸汽保溫管道 ，主要 分為“外 滑動(dòng) ”和“內(nèi)滑動(dòng)”兩種 結(jié)構(gòu) 。 “外 滑動(dòng)”結(jié)構(gòu)是指 將保溫材料包 敷在 工作鋼管 上，工作鋼 管與 鋼質(zhì)支架一起在外套鋼管內(nèi)壁上滑動(dòng)的一種 保溫結(jié)構(gòu)。在保溫材 料 與外套鋼管之 間留有空氣夾層(一般 不大于 15mm)，空氣層 即可用 于排潮 ，也起到一定的保溫作 用，保溫材料一般采用憎水性無機(jī)材 料 ，在保 溫層 少量進(jìn)水 時(shí)可 以利用空氣層和排潮管將水 汽排 出。此種 結(jié)構(gòu)因?yàn)榇嬖诳諝鈱?，所以可以充分利用彎頭 進(jìn)行 自然補(bǔ)償 ，減 少補(bǔ) 償器 的使用。 “內(nèi)滑動(dòng)”結(jié)構(gòu)是指將 保溫材料包 敷在 工作鋼管上 ，保溫材 料與 外套管形成整體 。在 管道運(yùn)行 時(shí)，工作鋼管在保溫層 內(nèi)伸縮、滑動(dòng)的 結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)內(nèi)保溫層采 用無機(jī)材料 ，外保溫層采 用有機(jī)材料 ，外保 溫層 與外套管之間沒 有空氣層。 保溫計(jì) 算是直埋蒸汽 管道 設(shè)計(jì) 的第一步 ，直接關(guān)系到設(shè)計(jì) 方案 的選擇 ，并且其直接指導(dǎo)管道的生產(chǎn) ，對(duì) 以后管線是否可以經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 也有決定性的影響。所 以筆者在此談一些 自己在 這方面 的看法 ，按照 兩種不同導(dǎo)熱系數(shù)的材料 分層包裹 的方式進(jìn)行計(jì)算考慮 ，以供 大家 探討。 鋼 套鋼 直埋 蒸汽 管道 外表面溫度是在進(jìn)行管道保溫計(jì) 算時(shí)按照 標(biāo)準(zhǔn)要求須硬性控制的數(shù)字，外表面溫度過高會(huì)直接影響外套鋼管 外防腐 的使用壽命 ，甚至在短時(shí)間內(nèi)使外防腐 失去作用 ；另外也會(huì)增 大外套鋼管本身的熱應(yīng)力 ，直接影響管道本身的全運(yùn)行。不僅如 此， 表 面溫度過高還 會(huì)對(duì)周圍實(shí)施造成破壞 ，工程中多有發(fā)生 因埋地 管 表面溫度過高而影響附近 電纜 、燃?xì)?、植被、綠化的事件發(fā)生。所以在 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定 直埋蒸汽 管道 的外表面溫度須控制在 50℃以下。
鋼套鋼直埋管道保溫結(jié)構(gòu)如 圖 1，傳熱過程 主要 有以下幾個(gè)過 程 組 成 ：
①蒸汽與工作管內(nèi)壁之間的對(duì)流換熱；
②工作管外壁與內(nèi)保溫層之間的一維導(dǎo)熱 (因沿軸向的溫降相 對(duì)于徑向的溫降很小，故作一維傳熱考慮 )；
③內(nèi)保溫層與外保溫層之間的一維導(dǎo)熱；(同理 )
④外保溫層外表面與工作鋼管內(nèi)壁之間的輻射、對(duì)流，導(dǎo)熱相結(jié) 合的綜合傳熱 ；
⑤外套管外表面與土壤之間的二維傳熱； 散熱熱阻 由內(nèi)管管 壁熱阻、內(nèi)保溫層熱 阻、外保 溫層熱阻、空氣 層熱阻 ，外套 管管壁熱阻及土壤熱阻五部分組成 ，內(nèi)管管壁熱阻和外 套管管壁熱阻很小，可忽 略不計(jì) ，
管道系統(tǒng)經(jīng)過前期的試運(yùn) 行之后 ，管系進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定 的運(yùn)行 階段 ，此時(shí)蒸 汽管的傳熱 為二維穩(wěn)態(tài)傳 熱過程。
以上計(jì) 算都是針 對(duì)鋼 套鋼外滑動(dòng) 的結(jié) 構(gòu) ，其 中公式(1)一(5)亦 可用于 內(nèi)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算。計(jì)算中只要將空氣層的綜合導(dǎo)熱 系數(shù)換 成有機(jī)材料 的導(dǎo)熱系數(shù)即可?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 的內(nèi)滑動(dòng)結(jié)構(gòu) 主要有 “鋼套鋼”和 “塑套鋼 ”兩種形式。“鋼套鋼”結(jié)構(gòu)是指工作 管和外套管 都是采用鋼質(zhì)管道 ，“塑套鋼 ”結(jié)構(gòu)是指工作 鋼管采用鋼制管道 ，外套 管采用聚 乙烯管道。有機(jī)材料一般 采用聚氨醋 ，目前國(guó)內(nèi)聚氨酯材料 長(zhǎng)期耐溫的極 限為 120℃，所 以在計(jì)算式應(yīng)將 有機(jī)層 與無機(jī)層 的界 面溫度控制在 12O℃以下，以保證管道 系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
