管材保温计算规定.docx

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管材保温计算规定

管材专业保温厚度计算规定

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2002-2-15

用于设计

张咸建

王万芹

版次

日期

用途

编制

校对

审核

批准

中国天辰化学工程公司管道工程部

中国·天津

1目的

规范绝热厚度的计算，使绝热厚度计算值既能满足工艺要求，又经济合理。

2适用范围

适用于管材专业在工程项目中设备及管道的绝热厚度计算。

3参考标准及规范

1）GB4272-92设备及管道保温技术通则；

2）GB8175-87设备及管道保温设计导则；

3）GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范。

4）GB11790-96设备及管道保冷技术通则

4绝热层厚度的计算原则

4.1一般原则

4.1.1保温计算

4.1.1.1保温计算应根据工艺要求和技术经济分析选择保温计算公式，并按规范GB50264-97中4.12节规定选定参数。

4.1.2保冷计算

4.1.2.1保冷计算应根据工艺要求确定保冷计算参数。

当工艺无特殊要求时，保冷厚度应采用规范GB50264-97中4.3.3.1（双层时为4.3.4.1）款的规定进行计算。

并用经济厚度调整。

4.2绝热层厚度计算公式选用原则

4.2.1管道和圆筒设备外径大于1020mm，按平面计算保温厚度；其余按圆筒面计算绝热层厚度。

4.2.2为减少散热损失的绝热层其厚度按经济厚度方法计算。

但若经济厚度偏小导致散热损失超过GB4272中表1或表2内的规定的最大允许散热损失时，应按上述表内最大允许散热损失的60%~90%计算其绝热层厚度。

4.2.3为延迟管道内介质冻结、凝固的绝热层厚度按热平衡方法计算。

4.2.4防止烫伤的绝热层厚度按表面温度计算，绝热层外表面温度不得超过60°C

4.2.5保冷的经济厚度必须用防结露厚度校核。

5绝热计算公式

5.1圆筒型绝热厚度计算公式：

5.1.1单层保温厚度：

δ=1/2·（D1-D0）（5.1.1-1）

式中：

D0-------管道或设备外径，m

D1------保温层外径，m；

δ-----保温层厚度，m

5.1.2保温双层厚度：

δ=1/2·（D2-D0）（5.1.2-1）

δ1=1/2·（D1-D0）（5.1.2-2）

δ2=1/2·（D2-D1）（5.1.2-3）

式中：

D0-------管道或设备外径

D2------保温层外径，m；

δ-----保温层总厚度，当保温层为两种不同绝热组合的双层绝热结构时，δ为双层总厚度，m

δ1-----内层保温层厚度，m

δ2-----外层保温层厚度，m

5.1.3保冷单层厚度

δ=K/2·（D1-D0）（5.1.3-1）

式中：

D0-------管道或设备外径，m

D1------保冷层外径，m；

δ-----保冷层厚度，m

5.1.4保冷双层厚度：

δ=K/2·（D2-D0）（5.1.4-1）

δ1=K/2·（D1-D0）（5.1.4-2）

δ2=K/2·（D2-D1）（5.1.4-3）

式中：

D0-------管道或设备外径，m；

D2------保冷层外径，m；

δ-----保冷层总厚度，当保冷层为两种不同绝热组合的双层绝热结构时，δ为双层总厚度，m

δ1-----内层保冷层厚度，m

δ2-----外层保冷层厚度，m

5.2绝热层的经济厚度计算公式

5.2.1圆筒型绝热层经济厚度计算公式：

绝热层外径D1应满足下列恒等式要求：

D1ln（D1/D0）=3.795X10-3X[（PE·λ·t·|T0-Ta|）/（PT·S）]0.5-（2λ/αS）（5.2.1-1）

式中：

PE----能量价格，元/106kJ。

PT-----绝热层结构单位造价，元/m3。

λ------绝热材料在平均温度下的导热系数，W/（m·C）

αS----绝热层外表面向周围环境的放热系数，W/（m2·C）

t------年运行时间，h

T0------设备或管道的外表面温度，0C。

Ta------环境温度，0C。

运行期间的平均气温。

S--------绝热工程投资年摊效率，%。

宜在设计使用年限内按复利率计算。

5.2.2平面型绝热层经济厚度计算公式：

δ=1.8975x10-3X[（PE·λ·t·|T0-Ta|）/（PT·S）]0.5-（λ/αS）（5.2.2-1）

式中符号说明同公式（5.2.1-1）中符号说明

5.3最大允许热、冷损失下绝热层厚度计算公式

5.3.1园筒型单层最大允许热、冷损失下绝热厚度

5.3.1.1最大允许热按规范GB50264-97附录B取值，或最大允许冷损失量按规范GB50264-97第4.4.2条的规定取值时，绝热层外径D1应满足下列恒等式要求：

D1ln（D1/D0）=2λ[（T0-Ta）/[Q]-1/αS）]（5.3.1.1-1）

式中：

[Q]----以每平方米绝热层外表面积为单位的最大允许热损失、冷损失量，W/m2。

式中其它符号说明同公式（5.2.1-1）中符号说明

5.3.1.2工艺要求允许热、冷损失以每米管道长度的热、冷损失量为准计算时，绝热层外径D1应满足如下衡等式要求：

ln（D1/D0）=2πλ（T0-Ta）/[q]-2λ/（D1αS）（5.3.1.2-1）

式中:

[q]-----以每米管道长度为计算单位的最大允许散热量，W/m。

其值以工艺计算为准。

保温时，[q]为正值；保冷时，[q]为负值。

式中其它符号说明同公式（5.2.1-1）中符号说明。

5.3.2园筒型双层热、冷损失下绝热层厚度

5.3.2.1最大允许热按规范GB50264-97附录B取值，或最大允许冷损失量按规范GB50264-97第4.4.2条的规定取值时，绝热层厚度计算公式：

（1）计算双层绝热层总厚度δ时，应使外层绝热层外径D2满足如下衡等式要求：

D2ln（D2/D0）=2[（λ1（T0-T1）+λ2（T1-T2））/[Q]-λ2/αS）（5.3.2.1-1）

（2）计算内层厚度δ1时，应使内层绝热层外径D1满足如下衡等式要求：

ln（D1/D0）=2λ1/D2·（T0-T1）/[Q]（5.3.2.1-2）

式中：

T1-----内层绝热层外表面温度，0C。

式中T1的绝对值应小于以0C为计的外层绝热材料的允许使用温度[T2]的0.9倍。

其正负号与[T2]的符号一致；

T2----外层绝热外表面温度，0C；

λ1----内层绝热材料导热系数，W/m·0C；

λ2----内层绝热材料导热系数，W/m·0C。

（3）外层厚度λ2应按公式（5.1.2-3）或（5.1.4-3）计算。

5.3.2.2工艺要求最大允许热、冷损失量以每米管道长度的热、冷损失量为准计算时：

（1）计算双层绝热层总厚度δ时，应使外层绝热层外径D2满足如下衡等式要求：

D2ln（D2/D0）={2π[λ1（T0-T1）+λ2（T1-Ta）]/[q]}-2λ2/（D2αS）（5.3.2.2-1）

式中：

[q]的取值应符合规范GB50264-97中第4.3.3.2条的规定。

（2）计算内层厚度δ1时，应使内层绝热层外径D1满足如下衡等式要求：

ln（D1/D0）=2πλ1（T0-T1）/[q]（5.3.2.2-2）

（3）计算外层厚度δ2时，按公式（5.1.2-3）或（5.1.4-3）计算。

5.3.3平面型单层最大允许热、冷损失下绝热层厚度计算公式：

δ=λ[（T0-Ta）/[Q]-1/αS]（5.3.3-1）

5.3.4平面型异材双层最大允许热、冷损失下绝热层厚度：

（1）计算内层厚度δ1按下式计算：

δ1=λ1（T0-Ta）/[Q]（5.3.4-1）

（2）计算外层厚度δ2按下式计算：

δ2=λ2[（T1-Ta）/[Q]-1/αS]（5.3.4-2）

5.4防止绝热层外表面结露的绝热层厚度计算公式

5.4.1圆筒型单层应使绝热层外径D1满足如下衡等式要求：

D1ln（D1/D0）=2λ/αS·（Td-T0）/（Ta-Td）（5.4.1-1）

5.4.2圆筒型异材双层

（1）双绝热层总厚度δ：

应使外层绝热层外径D2满足如下衡等式要求：

D2ln（D2/D0）=2/αS·[λ1（T1-T0）+λ2（Td-T1）]/（Ta-Td）（5.4.2-1）

（2）计算内层厚度δ1：

应使内层绝热层外径D1满足如下衡等式要求：

ln（D1/D0）=2λ1/D2αS·（T1-T0）/（Ta-Td）（5.4.2-2）

（3）计算内层厚度δ2，应使外层绝热层外径D2满足如下衡等式要求：

ln（D2/D1）=2λ2/D2αS·（Td-T1）/（Ta-Td）（5.4.2-3）

式中:

Td-----当地气象条件下最热月的露点温度,0C。

Td的取值按规范GB50264-97中附录C提供的环境温度和相对湿度查有关的环境温度、相对湿度、露点对照表（Ts、Ψ、Td表）而得到。

5.4.3平面型单层

δ=Kλ/αS·（Td-T0）/（Ta-Td）（5.4.3-1）

5.4.4平面型异材双层

（1）内层厚度δ1：

δ1=Kλ1/αS·（T1-T0）/（Ta-Td）（5.4.4-1）

（2）外层厚度δ2：

δ2=Kλ2/αS·（Td-T1）/（Ta-Td）（5.4.4-2）

5.5防止人身烫伤的绝热层厚度计算公式

5.5.1圆筒型

绝热层外径D1应满足下列衡等式要求：

D1ln（D1/D0）=2λ/αS·（T0-Ts）/（Ts-Ta）（5.5.1-1）

式中：

Ts绝热层外表面温度，0C。

Ts=600C。

5.5.2平面型

δ=λ/αS·（T0-Ts）/（TS-Ta）（5.5.2-1）

5.6延迟管道内介质冻结、凝固、结晶的保温厚度计算公式

绝热层外径D1应满足下列衡等式的要求：

ln（D1/D0）=7200·Kr·π·λ·[（T0-Tfr）/2-Ta]·tfr/[（T0-Tfr）（V·ρ·C+VP·ρP·CP]-2λ/（D1αS）（5.6-1）

式中：

Kr-----管件及管道支吊架附加热损失系数，Kr=1.1~1.2（大管取值靠下限，反之靠上限）

Tfr-----介质凝固点，0C

Ta-----环境温度，0C

tfr-----介质在管道内部不出现冻结的停留时间，h

αS-----冬季最多风向平均风速下的放热系数，按规范GB50264-97中公式（4.8.4-1）计算；

V、VP-----分别为介质体积和管壁体积，m3

ρ、ρP-----分别为介质密度和管壁密度，kg/m3

C、CP-----分别为介质热容和管壁热容，J/（kg·0C）

6保温计算参数

按规范GB50264-97中第4.8节执行。

7保冷计算参数

按规范GB50264-97中第4.9节执行。

8常用绝热材料的性能

参照规范GB50264-97中附录A。

9最大允许热损失量Q

按规范GB50264-97中附录B执行。

10各地环境温度、相对湿度

参照规范GB50264-97中附录C。

11最大允许冷损失量[Q]

按规范GB50264-97中公式（4.4.2-1）或（4.4.2-2）执行。