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保温钢管保温材料敏感性分析

发布时间:2018-05-27 13:39 浏览次数:
        目前,关于保温影响保温钢管保温材料因素对保温钢管保温性能影响研究很少涉及。本文研究了压力管道保温钢管的传热机理,通过建立有限元数学模型,模拟保温材料在不同环境温度、黑度、保温钢管保温厚度、对流换热系数等影响因子下的传热状况,得出了各参数对保温效果影响的敏感性,为保温设备保温层设计提供了科学有效的指导。
         
        在国内能源消耗中,工业消耗占近 70%。随着世界范围内能源的日趋紧张,工业设备的保温节能日显突出。为了减少设备及管道热损失,提高热能利用率,近年来众多保温钢管行业人员开展了与新型保温性能影响的研究付出了很大的努力。本文对有限元模拟,定量分析各影响因素对传热影响规规律,通过蒙特卡罗方法分析各影响因素对保温效果的敏感性,为保温层效果提供科学依据。

基本原理:
        岩棉钢套钢保温钢管及保温设备的传热机理是:高温面通过一层或基层保温钢管保温材料将热流传至低温面,然后再以敷设和自然对流传热的形式散发到环境中去。在传热计算中需要求解的是:热流、保温材料界面温度。传统的计算方法是假定沿每层保温材料的温度梯度是线性的,用平均温度求出一个常数(对流换热系数)进行计算。而实际情况是,保温钢管对流换热系数是温度的函数,通过保温钢管保温材料的温度梯度也是非线性的。因此,计算的热流、保温材料界面温度存在着较大的误差,而计算工作量大。由于保温材料的对流换热系数受温度影响很大,所以计算将试验测得保温钢管的多点温度下的对流换热系数输入系统,由系统按不同的温度插值选取。

       保温钢管保温材料的对流换热系数受温度影响很大,随温度的变化而变化,在计算时不宜采用平均温度下的对流换热系数,而是把实验测得的多点温度下的对流换热系数输入系统,由系统按不同温度插值选取。
 
       为了能够了解复杂、更恶劣环境条件下的温度场保温效果,在对保温钢管保温材料效果模拟试验中,分别模拟不同保温厚度在最恶劣条件下了解保温效果,环境温度、风速对保温效果的影响。聚氨酯发泡保温钢管保温层厚度保温钢管材料保温效果与介质温度、介质材料、保温层厚度、环境温度、风速等因素有关。该次模拟计算考虑的保温材料主要为岩棉类保温材料。  环境温度和保温钢管保温层外表面温度、热流密度基本成线性关系。在进行防烫伤设计时,需考虑夏季高温,因此可取最热月平均温度 27.8℃进行。在考虑全年的热损失分析时,可取全年的平均温度 15.7℃进行计算。

       对于保温钢管保温材料的设计和测试分析,保温效果与介质温度、保温材料、保温层厚度、环境温度、风速等因素有关。保温表面热流密度大小的影响程度,其中影响程度大的是导热系数、保温层厚度和机制温度。导热系数越大,热流密度越大,反之越小,两者为正相关。而热流密度与保温层厚度则为负相关,保温厚度越大,热流密度越小,反之亦然。环境温度、保温内径和环境温度对保温的热流密度影响较小。通过保温钢管厂家验证分析,得出了决定保温效果的参数主要是保温层厚度和保温材料的导热系数,环境温度等为次要因素。

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