保温保冷厚度计算举例

一、蒸汽管道保温厚度计算计算的已知条件管道直径：219mm，管道长度：100m管道内介质温度：t0=400℃和150℃环境温度：平均温度ta=25℃保温表面温度：ts=45℃（温差20℃）CAS铝镁质保温隔热材料的导热方程：0.038+0.00015tcp，导热系数修正系数1.2复合硅酸盐保温材料的导热方程：0.038+0.00018tcp，导热系数修正系数1.8120kg/m3管壳的导热方程：0.048+0.00021tcp，导热系数修正系数1.8注：复合硅酸盐、岩棉管壳的导热方程摘自《保温绝热材料及其制品的生产工艺与质量检验标准规范实用手册》。1、介质温度为400℃，表面温度为45℃，温差为20℃，材料保温厚度计算CAS铝镁质保温隔热材料（热面400℃，冷面45℃）的平均导热系数λ=｛0.038+0.00015×（400+45）÷2｝×1.2=0.0857复合硅酸盐保温隔热材料（热面400℃，冷面45℃）的平均导热系数λ=｛0.038+0.00018×（400+45）÷2｝×1.8=0.1405岩棉管壳（热面400℃，冷面45℃）的平均导热系数λ=｛0.048+0.00021×（400+45）÷2｝×1.8=0.1705温差为20℃，室内管道表面换热系数as=5.0+3.4+1.27=9.67w/㎡.ka、用CAS铝镁质保温隔热材料保温D1ln(D1/D)=2λ(t0-ts)/as(ts-ta)=｛2×0.0852×（400-45）｝÷｛9.67×（45-25）｝=0.3128（D1/D）ln(D1/D)=0.3128/0.219=1.4282查表X-XlnX函数得到：X=（D1/D）=2.02（采用内查法：XlnXX1.4192.021.4392.03①1.439—1.419=0.020.02÷10=0.002②1.4282—1.419=0.0092③0.0092÷0.002=4.6④1.4282对应的X为：2.02+（2.03—2.02）×4.6=2.0246）保温层厚度：δ=D（X-1）/2=219（2.02—1）/2=111.7mm。保温厚度定为110mm。b、用复合硅酸盐保温D1ln(D1/D)=2λ(t0-ts)/as(ts-ta)=｛2×0.1405×（400-45）｝÷｛9.67×（45-25）｝=0.5158（D1/D）ln(D1/D)=0.5158/0.219=2.3552查表得到：X=（D1/D）=2.53保温层厚度：δ=D（X-1）/2=167.5mm。保温厚度定为170mm。C、采用岩棉管壳保温D1ln(D1/D)=2λ(t0-ts)/as(ts-ta)=｛2×0.1705×（400-45）｝÷｛9.67×（45-25）｝=0.6259（D1/D）ln(D1/D)=0.6259/0.219=2.8581查表得到：X=（D1/D）=2.79保温层厚度：δ=D（X-1）/2=196.00mm。保温厚度定为195mm。2、介质温度为150℃，表面温度为45℃，温差为20℃，材料保温厚度计算CAS铝镁质保温隔热材料（热面150℃，冷面45℃）的平均导热系数λ=｛0.038+（150+45）÷2×0.00015｝×1.2=0.0632复合硅酸盐保温隔热材料（热面150℃，冷面45℃）的平均导热系数λ=｛0.038+（150+45）÷2×0.00018｝×1.8=0.1000岩棉管壳（热面150℃，冷面45℃）的平均导热系数λ=｛0.048+（150+45）÷2×0.00021｝×1.8=0.1233温差为20℃，室内管道表面换热系数as=5.0+3.4+1.27=9.67w/㎡.ka、用CAS铝镁质保温隔热材料保温D1ln(D1/D)=2λ(t0-ts)/as(ts-ta)=｛2×0.0632×（150-45）｝÷｛9.67×（45-25）｝=0.0686（D1/D）ln(D1/D)=0.0686/0.219=0.3134查表得到：X=（D1/D）=1.28保温层厚度：δ=D（X-1）/2=30.66mm。保温厚度定为30mm。b、用复合硅酸盐保温D1ln(D1/D)=2λ(t0-ts)/as(ts-ta)=｛2×0.1×（150-45）｝÷｛9.67×（45-25）｝=0.1086（D1/D）ln(D1/D)=0.1086/0.219=0.4959查表得到：X=（D1/D）=1.42保温层厚度：δ=D（X-1）/2=45.99mm。保温厚度定为45mm。C、采用岩棉管壳保温D1ln(D1/D)=2λ(t0-ts)/as(ts-ta)=｛2×0.1233×（150-45）｝÷｛9.67×（45-25）｝=0.1339（D1/D）ln(D1/D)=0.1339/0.219=0.6113查表得到：X=（D1/D）=1.505保温层厚度：δ=D（X-1）/2=55.29mm。保温厚度定为55mm。二、分支管道指定温降条件输送流体保温厚度计算已知条件：凝结水蒸汽由罐A分配给车间B、C、D使用，如图所示，由罐A流出的水温为90℃，至B、C、D各车间温度为89℃，各段管道的长度和流量如表所列，室外环境温度为20℃，室外平均风速为3m/s,若以CAS铝镁质保温隔热材料做保温层，确定其保温厚度。A管段管外经(mm)管长L（m）流量G（kg/h）A--127315080×1031--B1087520×1031--221924060×1032--C1597530×1032--D15910530×103D设保温层表面温度为30℃，保温材料的导热系数λ=｛0.038+0.00015×（90+30）÷2｝×1.2=0.0564w/m•c计算结点1、结点2处温度确定主管线A→1→2→D的∑L/G；Lc=Kr•L=1.15L（Kr——管道保温热损失附加系数）∑（LA-D/GA-D）=(150×1.15/80×103)+(240×1.15/60×103)+(105×1.15/30×103)=0.0022+0.0046+0.0040=0.01081、计算各段温度的分配A→1管段的温降的计算公式：tA—t1=（tA—tD）×（LA-1/GA-1）/∑（LA-D/GA-D）=(90—89)×0.0022÷0.0108=0.2℃结点1处的温度t1=90—0.2=89.8℃1→2管段的温降的计算公式：t1—t2=（tA—tD）×（L1-2/G1-2）/∑（LA-D/GA-D）=(90—89)×0.0046÷0.0108=0.426℃结点2处的温度t2=89.8—0.426=89.376℃2→D管段的温降的计算公式：t2—tD=（tA—tD）×（L2-D/G2-D）/∑（LA-D/GA-D）=(90—89)×0.0022÷0.0108=0.37℃结点D处的温度tD=89.376—0.37=89.004℃2、按无分支管道计算各段隔热厚度：在无分支管道计算中，（tA—ta）/（t2—ta）=（90—20）/（89—20）=1.02＜2,则保温厚度按下列公式计算：ln(D0/Di)=2πλ[Lc(tm-ta)/G•C(t1-t2)—1/πD0a]δ=（D0—Di）/2Lc=Kr•LA→1管段：设该管段保温层厚度为35mm,则D0=0.343m保温层换热系数：a=11.6+7√Vw=11.6+7√3=23.7w•m-2•℃-1水的比热C=1.163w•h/m•℃；Kr=1.15；tm=（90+89.8）/2=89.9℃ln(D0/Di)=2×3.14×0.0564[150×1.15×(89.9-20)/80×103×1.163×0.2—1/3.14×0.343×23.7]=0.215D0ln(D0/Di)=0.215×0.343=0.073745查表δ-D0ln(D0/Di)函数得到：δ=33（采用内查法：D0ln(D0/Di)δ0.05230.144①0.1—0.05=0.050.05÷10=0.005②0.073745—0.05=0.023745③0.023745÷0.005=0.4749④0.073745对应的δ为：23+（44—23）×0.4749=33）园整后A→1管段保温层厚度为35mm，与假设相符。1→2管段：设该管段保温层厚度为25mm,则D0=0.269mln(D0/Di)=2×3.14×0.0564[240×1.15×(89.587-20)/60×103×1.163×0.426—1/3.14×0.269×23.7]=0.211D0ln(D0/Di)=0.211×0.269=0.056759查表δ-D0ln(D0/Di)函数得到：δ=（采用内查法：D0ln(D0/Di)δ0.05230.144①0.1—0.05=0.050.05÷10=0.005②0.073745—0.05=0.023745③0.023745÷0.005=0.4749④0.073745对应的δ为：23+（44—23）×0.4749=33）园整后1→2管段保温层厚度为mm，与假设相符。2→D管段：设该管段保温层厚度为20mm,则D0=0.199mmln(D0/Di)=2×3.14×0.0564[105×1.15×(89.2-20)/30×103×1.163×0.373—1/3.14×0.199×23.7]=0.206D0ln(D0/Di)=0.206×0.199=0.040994查表δ-D0ln(D0/Di)函数得到：δ=（采用内查法：D0ln(D0/Di)δ0.05230.144①0.1—0.05=0.050.05÷10=0.005②0.073745—0.05=0.023745③0.023745÷0.005=0.4749④0.073745对应的δ为：23+（44—23）×0.4749=33）园整后2→D管段保温层厚度为mm，与假设相符。1→B管段：设该管段保温层厚度为7mm,则D0=0.122mmln(D0/Di)=2×3.14×0.0564[75×1.15×(89.4-20)/20×103×1.163×(89.8—89)—1/3.14×0.122×23.7]=0.0381D0ln(D0/Di)=0.0381×0.122=0.073745查表δ-D0ln(D0/Di)函数得到：δ=（采用内查法：D0ln(D0/Di)δ0.05230.144①0.1—0.05=0.050.05÷10=0.005②0.073745—0.05=0.023745③0.023745÷0.005=0.4749④0.073745对应的δ为：23+（44—23）×0.4749=33）园整后1→B管段保温层厚度为mm，与假设相符。规范规定保温制品最小厚度为20mm，故1→B管段的保温层厚度取20mm,2→C管段：设该管段保温层厚度为20mm,则D0=0.185mm保温层换热系数：a=11.6+7√Vw=11.67√3=23.7w•m-2•℃-1水的比热C=1.163w•h/m•℃；Kr=1.15；tm=（90+89.8）/2=89.9℃ln(D0/Di)=2×3.14×0.0564[75×1.15×(89.2-20)/30×103×1.163×0.2(89.4—89)—1/3.14×0.185×23.7]=0.126D0ln(D0/Di)=0.126×0.185=0.02331查表δ-D0ln(D0/Di)函数得到：δ=33（采用内查法：D0ln(D0/Di)δ0.05230.144①0.1—0.05=0.050.05÷10=0.005②0.073745—0.05=0.023745③0.023745÷0.005=0.4749④0.073745对应的δ为：23+（44—23）×0.4749=33）园整后2→C管段保温层厚度为mm，与假设相符。三、高温设备管道采用双层材料复合保温各材料厚度计算计算的已知条件：ф530管道一根，管内介质温度为720℃，需采用双层材料复合保温，确定其保温厚度。内层采用硅酸铝纤维制品：λ1=0.056+0.0002tmw/m•c,外层采用CA