预制架空蒸汽保温管保温效果的提升

1、预制架空蒸汽管保温效果的提升编写单位：宁波万里管道有限公司摘要:介绍预制架空蒸汽管几种常用保温材料的优缺点，结合材料特点，推出复合型保温层。分析几种保温材料的排列分布，设计各种保温材料的厚度。通过复合型保温层在实践中的应用的测试数据，分析保温效果的提升。为了进一步提升保温隔热效果，今后可考虑新型材料的应用和架空管最外层隔热反射层更新换代。正文预制架空蒸汽保温管,通常用于长距离输送，大型企业的管道总长可达数十公里，蒸汽管道散热所造成的经济损失，相当可观。为此，保温设计非常重要。保温设计包括保温材料的选择，和保温结构设计。 常用的保温材料及优缺点如下：1、 软质材料岩棉、矿渣棉及其制品优点是采购方

2、便；缺点是耐温低，使用寿命短，不环保。2、 软质材料玻璃棉优点是密封隔热性能好，耐高温；缺点是材料软，厚度不均匀，抗挤压性能差，使用时不适宜太厚。玻璃纤维3、 硅酸钙优点是耐高温，材料硬，厚度均匀，抗挤压；缺点密度大，导热系数高，由于其由瓦块拼接缝隙的存在，实际保温效果受到影响，施工过程对嵌封和错缝要求高，还有一个缺点就是质脆，施工过程容易碎。4、 聚氨酯泡沫材料优点是整体密封效果好，抗压性能好；缺点是耐高温性能差。5、纳米材料优点是具有较高的隔热性能，是目前最好的保温材料。相同的保温效果，纳米材料使用厚度最薄，还有防火，防水，呈压能力强的优点。缺点是成本高，价格在常规材料的数十倍。综合几种保

3、温材料各有优缺点，发挥以上单一保温材料的特点，推荐使用复合型保温层结构。复合型保温层，是由几种保温材料按一定排列顺序组合而成，一般情况下这几种保温材料包含软保温材料（如玻璃纤维、纳米），硬质保温材料（如硅酸钙）和聚氨酯泡沫。当管道表面温度较高时，比如超过400时，建议增加纳米材料层。考虑以上几种保温材料的优缺点，分布顺序从内往外依次是：纳米材料、软保温层（如玻璃纤维）、硅酸钙、聚氨酯。这样就使得整个复合保温层在聚氨酯的包裹下成为一体，充分发挥每种材料的特点，整体的保温效果得到优化。附图1复合保温层的厚度设计，遵循保温热力计算原则。当采用不同材料多层保温时，首先初步选择材料，然后进行厚度设计分配

4、，步骤如下：(1) 参考动力管道设计手册，根据如下公式：T0-TaD12LnD1D0 Q= q= D1Q式中: Q单位表面积散热损失；T0保温材料内层表面温度，第一层保温材料的温度为工作管表面温度； Ta保温材料外层表面温度；D1保温层外径, 第一层为D1,第二层为D2,依次类推，最后一层为Dn； D0第一层保温层内径，即为工作管外径，第二层内径为第一层的外径D1，依次类推，最后一层为Dn-1；保温材料的导热系数，第一层为1，第二层为2，依次类推，最后一层为n；常用材料的导热系数分别为：二氧化硅气胶（纳米保温）的导热系数是 0.02 ，玻璃棉是0.034，硅酸钙是 0.065 ，聚氨酯是 0.

5、033 。q 单位管道长度散热损失。(2) 推导得出: LnD1D0T0-Taq =2T0-Taq（3）根据材料热阻的概念，热阻R= ，得出热阻R，计算公式：LnD1D02R=以上材料的热阻R，第一层为R1，第二层为R2，依次类推，最后一层为Rn。(4)保温层外径计算公式为: D1=D0+21 D2=D1+22 。 Dn=Dn-1+2n式中：保温层厚度, 第一层为1，第二层为2，依次类推，最后一层为n.(5)参照每种保温材料的常用厚度规格，假设每层保温材料的厚度值，计算出每层的外径D，再计算出每层的热阻R。(6)计算空气热阻Rs，参照动力管道设计手册中公式：qDn TS= +Ta式中:TS保温

6、层外表面温度；Ta环境温度；保温层外表面向大气表面传热系数。(7)推导得出空气热阻Rs计算公式为：TS-Taq1DnRs= = (8) 计算综合热阻R总，公式为： R总=R1+R2+Rn+ Rs(9) 计算热损失q，公式为：T0-TaR总 q=(10) 计算每层保温表面温度,公式为: T1=T0- q*R1 T2=T1- q*R2 Tn=Tn-1- q*Rn(11)根据外表面温度控制要求,结合各种材料的温度使用范围,如计算结果保温表面温度不合理,可调整材料的厚度,重新计算。这种复合型保温层已实践中的应用，以宁波万里管道有限公司施工的明州热网北线工程为例。其工作管管径及壁厚：630×12保温层由内向外分布依次为：纳米棉毡厚（mm）：10，微孔硅酸钙厚（mm）：160分二层，聚氨酯厚（mm）：25。外防护层环保镁钢厚（mm）：2.5。按以上公式计算最外层表面温度如下：保温效果经第三方专业检测机构测试,并于其它保温层对比，结果附图如下：以上测试结果，我们可以很明显的看出复合保温层散热均匀，没有局部漏点，平均温度较低。复合保温层的设计，从理论和实践角度都已得到证实，值得推广应用。但是在实际应用中，如何做的更好，要根据工程需要，综合考虑实际使用温度和成本控制，合理