直埋热力管道保温材料及热损失计算分析Word格式.docx
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钢管防锈防腐层
氰凝
保温材料
聚氨脂
工作温度℃
＜120（通用型）
＜120
＜130
容重kg/m3
80～100
60～80
80
闭孔率%
90～92
90
＞90
＞88
导热系数
W/（m.℃）
＜
吸水性kg/m3
～
2～3
＜10
2
抗压强度MPa
＞
防护外壳材料
玻璃钢
聚乙烯管
直径mm
94～880
100～630
80～900
110～1000
厚度mm
1～2
3～
耐腐蚀性
耐酸碱
耐用年
15年以上
50
氰聚塑直埋保温管是用硬质聚氨脂泡沫塑料作保温材料，外部用玻璃钢作防护外壳，钢管外壁刷一层“氰凝”作防腐层。
通用型适用于120℃以下介质的热力管网。
高温型适用于250℃以下介质的热力管网，其保温材料为硅酸镁发泡聚氨脂复合保温材料，保护外壳为玻璃钢。
第二种类型是“管中管”预制保温管，其保温材料为聚氨脂硬质泡沫塑料，保护外壳为高密度聚乙烯外套管，适用于120℃以下部介质的热力管网。
3 保温层厚度及热损失计算
保温层厚度应根据热损失法或经济厚度计算后并经综合经济效益比较后确定。
直埋管道的设计结构如图1所示。
图1 直埋保温管结构示意图
1 热力管 2 主保温层 3 保温层
4 土壤 5 地面
直埋管道的保温计算其原理与一般保温管道相同，但一般热力管的表面散热由外界空气吸收，而直埋管道由周围土壤来吸收，一般管道属于无限空间放热，直埋管道放热与管道埋设深度有关。
直埋敷设的供热管道热损失计算，它和预制保温管结构、介质温度、管径大小、土壤性质、保温层的导热系数及管间距等多种因素有关。
一般可按图2给定的尺寸进行管道热损失计算。
图2 直埋保温管计算示意图
单根直埋管道的保温层厚度及热损失计算
（1）
式中：
λ—保温材料的导热系数：
W/（m℃）；
实际计算时，应根据土壤的干湿程度分别乘以系数或。
（当确定保温层平均温度Tm时，保温层表面温度按Ts=60-70℃取值）
λSO—土壤的导热系数W/（m℃），干土壤取，不大湿土壤取，较湿土壤取，很湿土壤取。
q—允许热损失W/m；
T0—管道的外表面温度℃；
TSO—管道敷设处的土壤温度℃；
h—管道的埋设深度（地表面至管中心）m；
D0—管道外径m；
D1—保温层外径m；
管道热损失计算
（2）
式中R—总热阻（m℃）/W；
R1—保温层热阻（m℃）/W；
RSO—土壤热阻（m℃）/W。
多根直埋管道的保温层厚度及热损失计算
多根直埋管道的保温层计算应考虑到管道彼此间热损失的影响，现以两根埋深相同的管道为例说明计算方法。
对第一根管道
（3）
对第二根管道：
（4）
角标Ⅰ、Ⅱ表示第一、第二根管道，其余符号的意义同前。
R0——两根管道相互间影响的当量热阻（m℃）/W；
（5）
b——两根管道的中心距离m；
按式（3）、（4）算出值后，即可求出保温厚度σⅠσⅡ。
热损失计算（两管道埋深相同）
第一根管道：
（6）
第二根管道：
（7）
RⅠ—第一根管道热阻（m℃）/W；
（8）
RⅡ—第二根管道热阻（m℃）/W；
（9）
RSO、R0—土壤热阻及管道相互影响的当量热阻（m℃）/W
（10）
上述公式适用于直埋管道h/D0＞的情况，当埋深较小时，即h/D0＜的情况，管道散热会有一部分通过地层传至地面，但在实际工程中很少使用，其土壤热阻可按下式计算
（11）
式中：
h埋——埋设深度计算值m；
h——管中心距地表面距离：
m；
λSO——土壤的导热系数取～W（m*℃）；
αSO——由土壤表面至周围空气的给热系数，一般取～W（m2*℃）；
例如，当管内介质温度T0Ⅰ=95℃，T0Ⅱ=70℃,土壤的温度TSO=5℃，λ=m*℃,h=m,λSO=W（m*℃）,b=D1+200（D0≤560mm时），b=D1+300（D0＞560mm）时，将上述数据代入（3）—（10）可得出下表2。
表2
直埋敷设热损失计算结果表
DN
D0
（mm）
D1
b（mm）
RSOW/
（m℃）
R1W/
R0W/
q1W/
qnW/
57
117
317
89
147
347
100
108
168
368
125
133
203
403
150
159
219
419
200
279
479
250
273
333
533
300
325
395
593
计算结果表明，采用聚氨脂预制保温管直埋敷设供热管的热损失要比用岩棉管壳、玻璃棉制品、矿渣棉制品等保温材料，地沟敷设的供热管道热损失减少40%以上。
不同保温材料热损失比较见表3
表3
不同保温材料热损失比较表
地沟敷设热损失
预制保温管
直埋敷设
岩棉管壳
（W/m）
玻璃棉制品
矿渣棉制品
聚氨脂保温
4.结论
（1）预制保温管与常用的保温管相比，具有热损失少、防水、耐酸碱、耐腐蚀等优点，在热网工程中应大力推广使用。
（2）节约投资。
直埋管道敷设比地沟敷设可节约投资近30%。
（3）施工简便，缩短周期。
由于直埋管道敷设要比地沟敷设时开槽小，土方工程量约减少50%，砌砖和混凝土的工程量减少90%，施工周期缩短一半以上。
（4）维修工作量减少。
直埋管道如无外界破坏，一般不维修，而地沟敷设时经常因各种保温材料遇水浸或空气潮湿则需要重新更换保温材料，因此维修工作量大。
（5）有利于环境美化。
与架空管道敷设相比，直埋敷设由于无地上支吊架等建筑物，不破坏周围环境美化，也不影响周围环境的绿化。
作者单位：
南昌有色冶金设计研究院
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