保温节能技术

保温节节能技技术隔热保保温与与节能能隔热保温的的目的保温材料管道保温计计算隔热保温技技术的进展展主要内容1、保温：为减少设备备、管道及及其附件向向周围环境境散热，在在其外表面面采取的增增设保温层层的措施。。或：对常温温以上至1000℃℃以下的设备备或管道，，进行外保保护或涂装装以减少散散热或降低低其表面温温度为目的的的措施。。2、保冷：为防止或减减少周围环环境中的热热量传入低低温设备和和管道内部部，及防止止低温设备备和管道外外壁表面结结露而采取取的低温绝绝热措施。。或：对常温以下下的设备或或管道进行行保护或涂涂装以减少少外部热量量向内部的的侵入，并并使表面温温度保持在在露点以上上，不使外外表面结露露为目的而而采取的措措施；对0℃以上、常温温下的设备备或管道，，为防止其其表面结露露而采取的的措施。保温和保冷冷的定义1.隔热保温与与节能以蒸汽管网网的隔热保保温为例，，我国蒸汽汽管网系统统的年耗煤煤量达３３.１亿吨标准准煤，约占占全国燃煤煤总耗量的的ｌ/３。整个系系统的热能能利用率低低，每年由由此而浪费费的煤资源源高达８００００万吨吨标准煤，，即相当于于蒸汽系统统总能耗的的１/４以上。除除了蒸汽泄泄漏，凝结结水回收方方面存在的的问题外，，管道保温温不善也是是耗能大的的主要原因因。例如一一根长为1ｍ，直径219mm的蒸汽管道，，如果不隔热热，每年损失失可达３~４ｔ标煤，一一个不隔热的的0.1524ｍｍ的低压蒸蒸汽阀门，一一年的热损失失相当于4ｔ标煤的能量量，一个直径径为529ｍｍ的裸露法法兰，一年将将损失10ｔ以上标煤的的能量。1.隔热保温与节节能表1、每米长裸露露与保温管道道散热损失比比较管道公称直径mm管内介质温度℃每米管长散热损失w/m散热损失相比倍数裸露管道保温管道1001002003004004503551134236142455466521051592122336.810.814.820.022.920010020030040045066921284512808310467811542283023378.213.819.826.731.0300100200300400450930302464901163015003991902793694139.415.923.231.536.3保温保冷与节节能的关系表2、每米裸露阀阀门与保温阀阀门散热损失失比较公称直径mm介质温度℃每个阀门散热损失w/个散热损失相比倍数裸露阀门保温阀门1001002003004005004331227241940716164163407744122117912．63．03．23．33．420010020030040050073320243008674598862626511204197728262．83．13．23．43．53001002003004005001122305958739886145383959651774288441642．83．13．33．43．4公称直径mm介质温度℃每个阀门散热损失w/个散热损失相比倍数裸露阀门保温阀门1001002003004005004331227241940716164163407744122117912．63．03．23．33．420010020030040050073320243008674598862626511204197728262．83．13．23．43．53001002003004005001122305958739886145383959651774288441642．83．13．33．43．4表3、每对裸露法法兰与保温法法兰散热损失失比较公称直径mm介质温度℃每对法兰散热损失（w）散热损失相比倍数裸露法兰保温法兰10010020030040045010060112532252290123701051631698．18．611．913．817．22001002003004004503411086230341245340521402213143376．57．710．413．115．83001002003004004505681846396070799154812153494885186．98．511．314．517．62.保温与保冷的的目的（1）减少设设备、管管道及其其附件在在工作过过程中的的散热损损失，节节约能量量。注意：以以减少散散热损失失，节约约燃料为为目的时时，经济济性是首首先考虑虑的问题题。(2).满足用户户工艺过过程的要要求保温设计计首先应应当满足足工艺上上的要求求，如通通过热力力管网送送至某用用户的蒸蒸汽温度度和压力力，不能能低于工工艺流程程所要求求的给定定值；其其次才考考虑经济济性。热热用户工工艺方面面很多。。a.化学燃烧烧反应的的废气中中含有腐腐蚀性物物质，废废气的沸沸点要比比环境空空气高得得多。例如b.防止外壁壁温度低低于周围围环境温温度的设设备和管管道外表表面结露露而破坏坏保冷结结构，以以延长保保冷结构构的使用用寿命。。(3).满足一定定的劳动动卫生条条件,保证人员员安全对于热设设备和管管道，改善劳动动条件，，防止因因热表面面导致火火灾和防防止操作作人员烫烫伤，保温的的目的是是使热设设备或管管道的表表面温度度不超过过某一温温度.a.对于供热热管道当当外表面面包上金金属皮时时，通常常为55℃，当外表表面为非非金属材材料时保保温层为为60℃。例如b.空分行业业，由于于液氮液液氧的温温度很低低，与之之接触也也会引起起严重的的冻伤，，因此对对低温设设备和管管道进行行保温设设计时也也应考虑虑人员安安全的因因素。3.保温材料料习惯上把把导热系系数小的的材料称称为保温温材料，，又称隔隔热材料料或绝热热材料。。为了是是保温材材料能够够长期可可靠使用用，在保保温层的的外面加加一层防防护层保温材料料：以减少热热量损失失为目的的，在平平均温度度等于或或小于623K(350℃)时，其导导热系数数不得大大于0.12w/m.k并有明确确的随温温度变化化的导热热系数方方程式或或图表的的材料称称为保温温材料。。保冷材料：以减少冷量损损失为目的，，在平均温度度小于300K(27℃)时，导热系数数值不得大于于0.064w/m.k并有明确的随随温度变化的的导热系数方方程式或图表表的材料，称称为保冷材料料。3.1定义3.2对保温材料的的要求1）保温性能好。导热系数小小，空气含量量多（静止空空气的导热系系数很低，约约为0.025W/m·k）保温材料的的导热系数还还与温度和湿湿度有关。水水份增加，导导热系数也增增高；温度增增高，导热系系数成直线地地增加。2）耐温性好，性能稳定，，能长期使用用。不同的保保温材料有不不同的使用温温度范围。3）容重小，一般不宜超过过600kg/m3。容重小，不不但导热系数数低，而且可可以减轻保温温管道的支架架。4）有一定的机机械强度，能满足施工的的要求，一般般其抗压强度度应≥0.3MPa。5）无毒，对金属无腐腐蚀作用。6）可燃物和水水分含量极少少，易于加工成成型。7）价格便宜常用保温材料料的热物理性性能保温材料名称密度（kg/m3）导热系数（W/m·K）适用温度（℃）膨胀珍珠岩类：散料：一级

二级

三级≤8080~150150~250250~400≤0.0520.052~0.0640.064~0.0760.058~0.087~200~800水泥珍珠岩板水玻璃珍珠岩板250~400200~3000.058~0.0870.056~0.065≤600≤650普通玻璃棉类100~1300.040~0.047-35~300中级纤维淀粉粘结制品中级纤维酚醛树脂制品100~130120~1500.040~0.0470.041~0.047-35~300-35~3503.3常用保温材料料的热物理性性质常用保温材料料的热物理性性能石棉类：石棉绳石棉碳酸镁管硅藻土石棉灰590~730360~450280~38040~500.070~0.2090.064+0.00033t0.066+0.00015t0.038+0.00023t<500<300<900<500硅酸铝纤维板硅酸铝纤维毡硅酸铝纤维管壳150~200180300~3800.047+0.00012t0.016~0.0470.047+0.00012t≤1000≤1000≤1000可发性聚苯乙烯泡沫板可发性聚苯乙烯泡沫管壳硬质聚氨脂泡沫塑料制品软质聚氨脂泡沫塑料制品20~5020~5030~5030~420.031~0.0470.031~0.0470.023~0.0290.023-80~75-80~75-80~100-50~100密度（容重））一般规定，保保温材料的密密度是材料试试样在110℃时经烘干呈松松散状态的单单位体积的重重量。玻璃棉和岩棉棉的密度约为为60~100kg/m3时，其导热系系数最小。生产密度：保保温材料厂在在一定生产工工艺和检验方方法下所确定定的出厂产品品密度，即称称为生产密度度。使用密度：材材料在使用状状态下的实际际密度叫作使使用密度。最佳密度：材材料在该密度度下具有较小小的导热系数数；较高的机机械强度、弹弹性恢复和抗抗震性能，在在包装运输，，安装过程中中材料的外形形，厚度稳定定性等性能，，该密度为最最佳密度。岩棉制品最佳佳密度为90~150kg/m3。一般用于保保温的绝热材材料及其制品品，其容重不不得大于600kg/m3；用于保冷的的绝热材料及及其制品，其其容重不得大大于220kg/m3。3.4保温与与保冷冷材料料的基基本性性能气孔率率保温材材料一一般为为多孔孔性材材料，，用来来衡量量材料料体积积被气气体充充实程程度的的指标标成为为气孔孔率或或孔隙隙率。。吸水率率、吸吸湿率率、含含水率率吸水率率：表示材材料对对水的的吸收收能力力；吸湿率率：材料从从环境境空气气中吸吸收水水蒸气气的能能力含水率率：一般材材料吸吸收外外来的的水分分或湿湿气的的性质质一般纤纤维状状保温温材料料，当当含水水率达达10~15%，其导导热系系数主主值增增加约约13~22%。材料吸吸附水水分后后，材材料气气孔被被水占占据了了相应应的空空气位位置，，常温温下水水的导导热系系数约约为空空气的的25倍，而而且水水在蒸蒸发时时要吸吸收大大量热热量，，因此此材料料的导导热系系数就就大大大增加加，这也是是保温温材料料要妥妥善保保管，，不能能被雨雨淋的的主要要原因因。抗压强强度材料受受到压压缩力力作用用而破破坏时时每单单位原原始横横截面面积上上的最最大压压力荷荷载。。抗折强强度材料受受到使使其弯弯曲荷荷载作作用下下破坏坏时，，单位位面积积上所所受的的力。。导热系系数它与材材料的的密度度、含含水率率、内内部结结构形形式密密切相相关。。导热系系数是是保温温材料料最重重要的的性能能之一一，它它不是是独立立存在在的““物性性”而而是说说明材材料““输运运特性性”—即在能能量运运输（（传递递）过过程中中才能能显示示的特特性。。PH值由于于保保温温材材料料的的化化学学成成分分不不纯纯，，并并且且大大多多数数材材料料具具有有一一定定的的吸吸水水性性，，都都能能对对金金属属产产生生腐腐蚀蚀。。要求求保保温温材材料料必必须须属属于于中中性性或或PH值不不小小于于7~8，不不得得含含有有可可溶溶性性氯氯化化物物，，硫硫氧氧化化物物的的含含量量不不允允许许大大于于0.06%。卤族族元元素素用于于奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢设设备备和和管管道道及及其其组组成成件件上上的的保保温温层层材材料料，，制制品品中中所所含含卤卤族族元元素素量量，，必必须须严严格格控控制制，，勿勿使使产产生生应应力力腐腐蚀蚀。。一般般规规定定氯氯离离子子含含量量不不得得大大于于25ppm。3.5对防防护护层层的的要要求求为了了长长期期可可靠靠，，保保温温层层外外面面通通常常要要加加一一层层防防护护层层。。对防防护护层层的的要要求求１））好好的的防防水水性性能能。２））耐耐压压强强度度好好，，一一般般不不低低于于８８００ＭＭＰＰａａ，，不不易易燃燃烧烧。。３））５５００℃℃时时的的导导热热系系数数不不超超过过００．．３３３３ＷＷ／／（（ｍｍ・・ｋｋ））。。４））在在温温度度变变化化或或振振动动的的情情况况下下，，不不易易开开裂裂或或脱脱皮皮。。５））含含可可燃燃物物或或有有机机物物极极少少，，一一般般应应不不大大于于10%。外保护层材材料应具有有的主要技技术性能防止外力损损坏绝热层层防止雨水的的侵袭对保冷结构构尚有防潮潮隔汽的作作用美化结构的的外观因此，保护护层应具有有严密的防防水、防湿湿性能；良良好的化学学稳定性和和不燃性；；强度高；；不易开裂裂；不易老老化等性能能。常用保护层层材料对软质、半半硬质材料料的绝热层层，保护层层宜选用0.5mm镀锌或不镀镀锌薄钢板板；对硬质材料料绝热层宜宜选用0.5~0.8mm合金铝或铝铝；用于火灾危危险性不属属于甲、乙乙、丙类生生产装置或或设备以及及不划爆炸炸危险区域域的非燃烧烧性介质的的公用工程程管道的绝绝热层材料料可用0.5~0.8mm阻燃型带铝铝箔玻璃钢钢板。防潮层材料料应具有的的主要技术术性能抗蒸汽渗透透性好，防防潮，吸水水率不大于于1%；应具有阻燃燃性，自熄熄性；粘结及密封封性能好，，20℃时粘结强度度不低于0.15mpa；安全使用温温度范围大大，有一定定的耐火性性，软化温温度不低于于65℃，夏季不软软化，不起起泡，不流流淌；有一一定的抗冻冻性，冬季季不脆化，，不开裂，，不脱落。。化学稳定性性好，挥发发物不大于于30%。干燥时间短短，在常温温下能使用用，施工方方便。常用的防潮潮材料防潮层层材料料除应应具有有规定定的技技术性性能外外，还还应不不腐蚀蚀绝热热层和和保护护层，，也不不应与与绝热热层产产生化化学反反应，，一般般选择择下述述材料料：石油沥沥青或或改质质沥青青玻璃璃布石油沥沥青玛玛蹄脂脂玻璃璃布油毡玻玻璃布布聚乙烯烯薄膜膜复合铝铝箔CPU（一种种聚氨氨酯橡橡胶体体）新新型防防水防防腐敷敷面材材料（用作作设备备和管管道的的防潮潮层或或保护护层，，埋地地管道道的防防腐层层）4.管道保保温计计算管道保保温计计算有有两个个目的的．一一是计计算所所需保保温材材料的的厚度度；二二是计计算每每米长长管道道的热热损失失或核核算保保温材材料的的外表表面温温度。。以一层层保温温材料料为例例．其其厚度度为δ。管子子内直直径为为ｄ1，外直直径为为ｄ2，管内内热介介质的的温度度为tf1，周围围环境境的温温度为为tf2：假设设管内内壁的的温度度为tw1，管外外壁的的温度度为tw2曲保温温层外外表面面的温温度为为tw。环境境的温温度为为ts。该图图还给给出了了这一一系统统的串串联热热阻图图。4.1架空空管管道道（1）计计算算保保温温管管道道各各个个热热阻阻的的值值假设设管管道道各各部部分分的的分分热热阻阻为为Ri，则则通通过过每每米米管管道道的的径径向向总总热热损损失失（（包包括括管管道道附附件件的的热热损损失失））为为热阻阻计计算算：：热介介质质与与管管内内壁壁之之间间的的对对流流换换热热热热阻阻R1管壁壁热热阻阻R2：保温温层层热热阻阻R3：保温温层层外外表表面面对对周周围围环环境境的的对对流流热热阻阻R4：保温温层层外外表表面面对对天天空空的的辐辐射射热热阻阻R5：保温温材材料料的的导导热热系系数数λi与温温度度有关关，，大大多多数数情情况况下下λi与温温度度成成性性关系系，，即即：：如采采用用多多层层保保温温材材料料，，则则保保温温层层的的热热阻阻R3应为为各各层层保保温温材材料料的的热热阻阻之之和和。注意：（2）热阻简简化包上保温温材料后后，管内内对流换换热的热热阻R1和金属管管壁的的的导热热热阻R2，相对于于R3、R4和R5而言常小小到可以以忽略不不计。这这样保温温层内表表面的温温度tw2就可以近近似认为为等于热热介质的的温度tf1.一般保温温层外表表面的温温度均不不高，这这时保温温层外表表面的对对流换热热系数α2和辐射换换热系数数α3之和，级级保温层层外表面面的总换换热系数数α，可以用用下面的的简化公公式计算算。室外管道道：式中：w为风速，，m/s。室内管道道：室外管道道：式中：w为风速，，m/s。室内管道道：由于采用用总换热热系数α，R4和R5可以合并并为R6，即由此得到到简化公公式或（3）容许热热损失的的确定为满足工工艺要求求的容许许热损失失，一般般需要计计算；对对于其他他情况，，容许热热损失可可参照表表5-6和表5-7。（4）保温厚厚度的计计算方法法根据表5-6和表5-7确定出容容许的热热损失QL保温材料料传热系系数：室外管道道：式中：w为风速，，m/s。室内管道道：？？？？？？根据算出出或选定定的容许许热损失失QL，设定一一保温层层的外表表面温度度tw´。根据假定定的tw´，有基本本公式算算出所需需的保温温层的厚厚度δ´。根据δ´，再有基基本公式式核算处处保温层层的外表表面温度度tw。若tw与tw´相差很小小，则算算出的δ´即为所求求的保温温层厚度度；若相相差很大大，则必必须重新新设定tw´进行计算算，直至至符合要要求。（5）经济厚厚度保温层的的经济厚厚度如图图5-20δ0在这个厚厚度下，，年总费费用最低低。每年年每米管管道的投投资、运运行和维维护的总总费用C为Q为每米管管道的热热损失；；b为热量价价格；P为保温结结构的年年折旧率率；c0为每米管管道保温温材料的的投资费费；V为每米管管道保温温层体积积；cb为每米管管道防护护层的投投资费；；F为每米管管道防护护层面积积。上式与防防护层厚厚度有关关，对上上式求导导并令其其等于零零，即可可求的最最经济厚厚度。但是工工程应应用中中常用用以下下公式式计算算经济济厚度度：4.2无沟埋埋设的的管道道对于直直接埋埋于土土壤中中的管管道，，在计计算热热损失失时，，除了了保温温层的热阻阻外，，还要要考虑虑土壤壤的热热阻Rt。λt—为土壤壤导热热系数数；h—为埋设设深度度，级级管道道中心心线到到地表表面的的距离离；dz—为与干干土壤壤接触触的管管道外外表面面的直直径。。根据传传热学学理论论，土土壤热热阻可可用下下式计计算当h/dx≥≥1.25，土壤壤热阻阻可简简化成成为：：无沟埋埋设保保温管管道热热损失失为t0—为土壤壤平均均温度度；4.3地沟中中铺设设的管管道地沟敷敷设造造价高高、检检修维维护方方便；；将管管道置置于沟沟内，，再盖盖上盖盖板，，盖板板是可可以随随时掀掀开的的。直直埋造造价低低、容容易被被破坏坏。直直埋不不需要要砌筑筑地沟沟，土土方量量及土土建工工程量量大大大减少少，管管道可可以在在工厂厂预制制，现现场安安装工工作量量减少少，施施工简简单快快捷，，可节节省供供热管管网的的投资资费用用。另另外占占地小小，容容易与与其他他地下下管道道的设设施相相协调调。将管道置于于沟内，再再盖上盖板板，盖板是是可以随时时掀开的。。与直埋管道道比较：地沟中铺设设的管道的的总热阻应应包括以下下几部分：：保温层的的热阻R3，保温层外外表面到地地沟内空气气的对流换换热热阻R4，地沟内空空气到地沟沟壁的对流流换热热阻阻R7，沟壁的导导热热阻R8，土壤的热热阻Rt。热损失可采采用如下公公式：或t—管内介质温温度；t0—为土壤平均均温度；tg0—地沟内的平平均温度；；4.4热力管道保保温设计中中的一些问问题（1）保温管道道的附加热热损失附加损失指指的是管道道中的法兰兰、阀门、、接头、分分配器等所所带来的损损失。这部部分损失不不易求得，，一般按下下面给出的的值来估算算。a.采用圆钢或或者扁钢时时候，总管管长增加10%-15%；采用大滑滑动轴承时时，总管长长增加20