12-隔热、保温类型的选用【HGT20570.11-95】

隔热、保温类型的选用HG/T20570.11—951类型和专业分工1.0.1隔热、保温的类型设备、管路的隔热（亦称绝热）一般指隔热、隔冷、人身保护（防烫）、防冻等。谬温一般指加热保护绝热，如伴热管、夹套管等。1.0.2隔热、保温设计的专业分工1.0.2.1化工工艺专业化工工艺专业在设备和管道的工艺数据表中提出隔热（冷）、保温（包括保温类型、保温热源介质）等要求。1.0.2.2管道材料专业管道材料专业在隔热、保温的设计规定（或隔热、保温说明书）中提出：（1）在不同温度、直径下的设备、管道的隔热、隔冷、人身保护（防烫）的隔热（冷）层厚度。工艺有特殊隔热要求者除外。（2）设备、管道伴热保温的有关数据，如伴热管根数、伴热管直径、夹套管直径、电热带根数及规格等。（3）隔热（冷）、保温所需的材料汇总清单。1.0.2.3工艺系统专业（1）在提出的装置内公用物料系统设备的数据表中应含有对设备的隔热（冷）、保温（包括保温类型、保温热源介质）等要求。（2）在PID图上管道的管道号第五个单元中，按规定的文字代号标注出隔热（冷）、保温类型。（3）在管道命名表中的绝热类型和绝热厚度栏中填写绝热（冷）、保温类型和厚度。（4）提出设备绝热保温条件汇总表，需要时附设备绝热保温标志图。汇总表和标志图的内容和格式，参阅行业标准《工艺系统专业提交文件内容的规定》（HG20558.2一93）第1.19和1.18节。2隔热类型的选用2.0.1选用范围凡具有下列情况之一的设备、管道、管件、阀门等（以下对管道、管件、阀门等统称为管道）必须采取隔热措施。2.0.1.1表面温度大于50℃以及根据生产工艺需要外表面温度小于或等于50℃的设备和管道（工艺上不需要或不能隔热的设备、管道除外）。2.0.1.2介质凝固点高于环境温度的设备和管道。2.0.1.3表面温度超过60℃的不需要隔热的设备和管道，需要经常维护又无法采用其他措施防止烫伤的部位应在下列范围内设置防烫伤隔热层：（1）距离地面或工作平台的高度小于2.1m；（2）靠近操作平台距离小于0.75m；2.0.1.4需阻止或减少冷介质及载冷介质在生产和输送过程中的冷损失。2.0.1.5需阻止或减少冷介质及载冷介质在生产和输送过程中的温度升高。2.0.1.6需阻止低温设备及管道外壁表面凝露。2.0.1.7因外界温度影响而产生冷凝液从而腐蚀设备管道。2.0.1.8设备和管道发出的噪声大于工程规定的允许噪声级时，需要用隔声料（常采用隔热材料）包裹设备、管道来降低噪声。2.0.2隔热层厚度的选用根据化工工艺专业和工艺系统专业发表的工艺数据表中对设备的隔热要求、介质温度等特性，结合管道材料专业发表的“隔热设计规定”选择设备和管道的隔热层厚度。工艺有特殊隔热要求者除外。3伴热保温的选用当隔热不能满足工艺物料的隔热保温要求时，一般采用伴热保温的形式。伴热保温通常有蒸汽伴热、热水伴热、导热油伴热和电热带伴热等。3.0.1蒸汽伴管伴热保温3.0.1.1蒸汽伴管伴热保温适用范围设备、管道中介质的凝固点、粘度较大，工艺介质需维持的温度较高，或者设备、管道所在区域的防爆等级较高，介质的腐蚀性、热敏性较强时，应选择蒸汽伴热的热保温形式。3.0.1.2热源介质的选用蒸汽伴热常用饱和蒸汽作热源介质，蒸汽压力通常由蒸汽温度决定，而蒸汽温度根据工艺介质所需保温的情况而定,一般情况下蒸汽应高于被保温介质的温度。选用的蒸汽温度应考虑工艺物料的特性，如结焦点、凝固点等。使用蒸汽压力一般等于或低于1300kPa，常用350~1000kPa，最低200kPa。压力太低时，管道阻力造成蒸汽的压力降低会产生冷凝液，因而伴管长度较短，工程上一般不采用低于200kPa砸力的伴管蒸汽。蒸汽热源在操作期间及开、停车时不应中断。3.0.1.3蒸汽伴管伴热保温的设计要求（1）设备伴管伴热保温的设计要求设备内介质是酸或其他严重腐蚀性的物料时，设备如需伴热保温应采用外部伴热，对于其他物料，可以采用夕）部伴热，或内部伴热。工艺系统专业根据化工工艺专业发表的设备工艺数据表中提出的伴热保温的要求对设备的伴热长度、伴管间距进行计算。（2）管道伴管伴热保温的设计要求物料管道一般采用外部伴热。工芝系统专业根据化工工艺专业的条件和由管道材料专业提出的伴热保温管道所需伴热管的根数及其他要求，在“管道命名表说明”中写明管子的蒸汽伴热管的根数。3.0.1.4蒸汽伴管伴热保温计算（1）设备蒸汽伴管伴热保温计算a．设备伴热管管径的选择设备伴管的规格，通常采用DN15～DN25管径的管子，，如果需要，也可以采用大一点的管径。b．设备伴管伴热经隔热后的热损失计算（a）保温隔热层表面至周围空气给热系数（a。）a0=ar＋ak（3．0．1一1）式中a0——保温隔热层表面至周围空气给热系数，w／（m2·℃）；ar一一保温隔热层的辐射传热系数，w／（m2·℃；ak——对流传热系数，w／（m2·℃。辐射传热系数（ar)])100273()100273[(44asasrttttCa（3．0．1一2）式中ts——保温隔热层外表面温度，℃；ta一一周围环境温度，℃（室外常年运行的取历年之年平均温度的平均值，季节性运行的取历年运行期日平均温度的平均值，或者根据工程标准选取；室内均取25℃或者根据工程标准选取）；C——辐射系数，w／（m2·℃4）。薄铁皮或油漆表面C=5.23，铝板表面C=0.33对流传热系数（ak）①在室内无风情况下cpkta39738.26（3.0.1—3）式中tcp——保温隔热层的平均温度，℃；)(21ascptttD1——保温隔热层外径，m。如果设备外形不是圆形，则D1＝P。式中P——横截面的外周长，m；——圆周率（=3.14）。其余符号说明与式（3．0．1一1）及式（3．0．1一2）相同。②在室外有风的情况下若WD1＜0.8m2／s则382.01618.004.4DWak（3.0.1—4）若WD1＞0.8m2／s则15.01805.024.4DWak（3.0.1—5）式中W——风速，m／s。隔热保温采用冬季平均风速，隔冷保温采用夏季平均风速，或者根据工程标准选取。其余符号说明与式（3．0．1一1）～式（3.0.1一3）相同。③工程计算中，也可用下述简便计算方法确定隔热层表面至周围空气的给热系数。在室内时，a0=9.76＋0.07（ts-ta）（3.0.1一6）一般取ts-ta=15～20℃在室外时,W97.6`00（3.0.1一7）对于隔热或加热保护绝热结构，一般取11.62W／（m2·℃）（b）热损失的传热系数（K）2210111K(3.0.1—8)式中K——热损失的传热系数，w／（m2·℃）；1——设备外壁至保温隔热层内侧空隙间空气的给热系数，w／（m2·℃），一般工程计算中取1=11.62~13.95w／（m2·℃）；2——保温隔热层厚度，m；2——保温隔热层导热系数，w／（m2·℃）。其余符号说明与式（3．0．1一1）～式（3．0．1一7）相同。（c）热损失的传热温差（△t）；保温设备内介质对外壁的传热一般忽略不计，这样设备外壁温度（tw）与设备内工作温度（t）可视作相同。aawttttt（3.0.1一9）式中△t——热损失的传热温差，℃；tw——保温设备的外壁温度，℃；t——保温设备内的工作温度，℃。其余符号说明与式（3．0．1一1）～式（3．0．1一8）相同。（d）热损失的负荷（Q）Q=K·F·Δt（3.0.1一10）式中Q——热损失的负荷，w；F——设备外表面积，m2。其余符号说明与式（3．0．1一1）～式（3．0．1一9）相同。c.计算伴管长度（L）（a）伴热管与热保温设备之间的传热系数（K1）43211111K（3．0．1一11）式中K1——伴热管与热保温设备之间的传热系数，w／（m2·℃）；2——伴热管内蒸汽冷凝给热系数，一般取11622.50W／（m2·℃）；——伴热管的管壁厚度，m；——伴热管的导热系数，w／（m·℃）；3——蒸汽伴热管至保温隔热层内空气给热系数，w／（m2·℃）；4——保温隔热层内空气至被加热设备的给热系数，w／（m2·℃）。3、4的经验数据见表3．0．1一1～2蒸汽伴答至保温隔热层内空气的给热系数（3）表3．0．1一1蒸汽温度（t）℃伴管的公称直径2532405012018.3617.7817.0916.6213819.7619.0618.3618.0115120.8020.3419.5319.0616422.0821.5020.9620.3418023.7123.1222.4321.85保温隔热层内空气至被加热设备的给热系数（4）表3.0.1—2蒸汽温度（t）℃138151164给热系数（4）w／（m2·℃）13.3713.9514.53（b）伴热管与保温设备之间的传热温差（△t1）由前述可知，设备的外壁温度（tw）与设备内工作温度（t）可视作相同。tttttvwv1（3.0.1一12）式中tv——伴热管内蒸汽的工作温度，℃。其余符号说明与式（3．0．1一1）～式（3．0．1一11）相同。（c）伴热管面积（F1）111tKQF（3.0.1一13）式中符号说明与式（3．0．1一1）～式（3．0．1一12）相同。（d）伴热管长度（L）dFrFL112（3．0．1一14）式中L——伴热管长度，m；r——伴热管外半径，m；d——伴热管外直径，m。其余符号说明与式（3．0．1一1）～式（3．0．1一13）相同。d．使用本计算方法的注意事项（a）上述方法适用于伴管与被保温设备壁间有空气层存在。（b）被保温的设备的外径（圆筒形）＞1m。（2）设备伴热管计算举例计算某设备的伴管长度a．列出已知条件（a）保温设备直径φ1400mm，高度约为3000mm；（b）切设备中物料温度160℃；（c）按工程标准环境温度-10℃；（d）保温伴管直径d=25mm，厚度δ＝3mm（e）保温隔热层厚度100mm；（f）冬季平均风速7m／s；（g）饱和蒸汽温度175℃，压力900kPa。b．热损失计算（a）热损失传热系数（K）保温隔热层表面至周围空气的给热系数（a。），由式（3．0．1一7）得：06.30797.662.1197.6`00Ww／（m2．℃），0`取11.62。设备外壁至保温隔热层内侧空隙间空气的给热系数（1）取1＝11.62w／（m2.℃）保温隔热层的导热系数（2）2＝0.0604w／（m2.℃）热损失传热系数（K）由式（3．0．1一8）得：)℃2/(56.00604.01.062.11106.30111112210mWK（b）设备的外表面积（F）F＝3.14×1.4×3＝13.19m，（c）热损失的传热温差（△t）由式（3．0．1一9）得：△t=tw-ta=160-(-10)=170℃（d）热损失（Q）由式（3．0．1一10）得：Q＝K·F·△＝0.56×13.199×170=1255.69wc.伴管长度计算（a）传热面积（F1）①伴热管与保温设备之间的传热系数（K1）蒸汽冷凝给热系数（2）取2＝11622.50W／（m2.℃）钢管导热系数＝46.52W／（m2.℃）伴热管至保温隔热层内空气给热系数（3）查表3．0．1一1，3＝22.08W／（m2.℃）保温隔热层内空气至被加热设备的给热系数（4）查表3．0．1一2，4＝14.53W／（m2.℃）,伴管壁厚3mm伴热管与保温设备之间的传热系数（K1）由式（3.0.1—11）得：)℃/(75.853.14108.22152.46003.050.1162211111124321mWK②伴热管与保温设备之间的传热温差（△t）由式（3.0.1一12）得：t1=tv-tw＝175一160＝15℃③传热面积（F1）由式（3．0．1一13）得：257.91575.869.125511mtKQF（b）