保温节能技术

保温节能技术隔热保温与节能隔热保温的目的保温材料管道保温计算隔热保温技术的进展主要内容1、保温：为减少设备、管道及其附件向周围环境散热，在其外表面采取的增设保温层的措施。或：对常温以上至1000℃以下的设备或管道，进行外保护或涂装以减少散热或降低其表面温度为目的的措施。2、保冷：为防止或减少周围环境中的热量传入低温设备和管道内部，及防止低温设备和管道外壁表面结露而采取的低温绝热措施。或：对常温以下的设备或管道进行保护或涂装以减少外部热量向内部的侵入，并使表面温度保持在露点以上，不使外表面结露为目的而采取的措施；对0℃以上、常温下的设备或管道，为防止其表面结露而采取的措施。保温和保冷的定义1.隔热保温与节能以蒸汽管网的隔热保温为例，我国蒸汽管网系统的年耗煤量达３.１亿吨标准煤，约占全国燃煤总耗量的ｌ/３。整个系统的热能利用率低，每年由此而浪费的煤资源高达８０００万吨标准煤，即相当于蒸汽系统总能耗的１/４以上。除了蒸汽泄漏，凝结水回收方面存在的问题外，管道保温不善也是耗能大的主要原因。例如一根长为1ｍ，直径219mm的蒸汽管道，如果不隔热，每年损失可达３~４ｔ标煤，一个不隔热的0.1524ｍｍ的低压蒸汽阀门，一年的热损失相当于4ｔ标煤的能量，一个直径为529ｍｍ的裸露法兰，一年将损失10ｔ以上标煤的能量。1.隔热保温与节能表1、每米长裸露与保温管道散热损失比较管道公称直径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保温保冷与节能的关系表2、每米裸露阀门与保温阀门散热损失比较公称直径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、每对裸露法兰与保温法兰散热损失比较公称直径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.保温与保冷的目的（1）减少设备、管道及其附件在工作过程中的散热损失，节约能量。注意：以减少散热损失，节约燃料为目的时，经济性是首先考虑的问题。(2).满足用户工艺过程的要求保温设计首先应当满足工艺上的要求，如通过热力管网送至某用户的蒸汽温度和压力，不能低于工艺流程所要求的给定值；其次才考虑经济性。热用户工艺方面很多。a.化学燃烧反应的废气中含有腐蚀性物质，废气的沸点要比环境空气高得多。例如b.防止外壁温温度低于周周围环境温温度的设备备和管道外外表面结露露而破坏保保冷结构，，以延长保保冷结构的的使用寿命命。(3).满足一定的的劳动卫生生条件,保证人员安安全对于热设备备和管道，，改善劳动条条件，防止止因热表面面导致火灾灾和防止操操作人员烫烫伤，保温的目目的是使热热设备或管管道的表面面温度不超超过某一温温度.a.对于供热管管道当外表表面包上金金属皮时，，通常为55℃，当外表面面为非金属属材料时保保温层为60℃。例如b.空分行业，，由于液氮氮液氧的温温度很低，，与之接触触也会引起起严重的冻冻伤，因此此对低温设设备和管道道进行保温温设计时也也应考虑人人员安全的的因素。3.保温材料习惯上把导导热系数小小的材料称称为保温材材料，又称称隔热材料料或绝热材材料。为了了是保温材材料能够长长期可靠使使用，在保保温层的外外面加一层层防护层保温材料：：以减少热量量损失为目目的，在平平均温度等等于或小于于623K(350℃℃)时，其导热热系数不得得大于0.12w/m.k并有明确的的随温度变变化的导热热系数方程程式或图表表的材料称称为保温材材料。保冷材料：：以减少冷量量损失为目目的，在平平均温度小小于300K(27℃)时，导热系系数值不得得大于0.064w/m.k并有明确的的随温度变变化的导热热系数方程程式或图表表的材料，，称为保冷冷材料。3.1定义3.2对保温材料料的要求1）保温性能好好。导热系数数小，空气气含量多（（静止空气气的导热系系数很低，，约为0.025W/m··k）保温材料料的导热系系数还与温温度和湿度度有关。水水份增加，，导热系数数也增高；；温度增高高，导热系系数成直线线地增加。2）耐温性好好，性能稳定定，能长期期使用。不不同的保温温材料有不不同的使用用温度范围围。3）容重小，一般不宜超超过600kg/m3。容重小，，不但导热热系数低，，而且可以以减轻保温温管道的支支架。4）有一定的的机械强度度，能满足施工工的要求，，一般其抗抗压强度应应≥0.3MPa。5）无毒，对金属无无腐蚀作用用。6）可燃物和和水分含量量极少，易于加工工成型。7）价格便宜宜常用保温材材料的热物物理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常用保温材材料的热物物理性质常用保温材材料的热物物理性能石棉类：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（容重重）一般规定，，保温材料料的密度是是材料试样样在110℃时经烘干呈呈松散状态态的单位体体积的重量量。玻璃棉和岩岩棉的密度度约为60~100kg/m3时，其导热热系数最小小。生产密度：：保温材料料厂在一定定生产工艺艺和检验方方法下所确确定的出厂厂产品密度度，即称为为生产密度度。使用密度：：材料在使使用状态下下的实际密密度叫作使使用密度。。最佳密度：：材料在该该密度下具具有较小的的导热系数数；较高的的机械强度度、弹性恢恢复和抗震震性能，在在包装运输输，安装过过程中材料料的外形，，厚度稳定定性等性能能，该密度度为最佳密密度。岩棉制品最最佳密度为为90~150kg/m3。一般用于于保温的绝绝热材料及及其制品，，其容重不不得大于600kg/m3；用于保冷冷的绝热材材料及其制制品，其容容重不得大大于220kg/m3。3.4保温与保冷冷材料的基基本性能气孔率保温材料一一般为多孔孔性材料，，用来衡量量材料体积积被气体充充实程度的的指标成为为气孔率或或孔隙率。。吸水率、吸吸湿率、含含水率吸水率：表示材料对对水的吸收收能力；吸湿率：材料从环境境空气中吸吸收水蒸气气的能力含水率：一般材料吸吸收外来的的水分或湿湿气的性质质一般纤维状状保温材料料，当含水水率达10~15%，其导热系系数主值增增加约13~22%。材料吸附水水分后，材材料气孔被被水占据了了相应的空空气位置，，常温下水水的导热系系数约为空空气的25倍，而且水水在蒸发时时要吸收大大量热量，，因此材料料的导热系系数就大大大增加，这也是保温温材料要妥妥善保管，，不能被雨雨淋的主要要原因。抗压强度材料受到压压缩力作用用而破坏时时每单位原原始横截面面积上的最最大压力荷荷载。抗折强度材料受到使使其弯曲荷荷载作用下下破坏时，，单位面积积上所受的的力。导热系数它与材料的的密度、含含水率、内内部结构形形式密切相相关。导热系数是是保温材料料最重要的的性能之一一，它不是是独立存在在的“物性性”而是说说明材料““输运特性性”—即在能量运运输（传递递）过程中中才能显示示的特性。。PH值由于保温材材料的化学学成分不纯纯，并且大大多数材料料具有一定定的吸水性性，都能对对金属产生生腐蚀。要求保温材材料必须属属于中性或或PH值不小于7~8，不得含有有可溶性氯氯化物，硫硫氧化物的的含量不允允许大于0.06%。卤族元素用于奥氏体体不锈钢设设备和管道道及其组成成件上的保保温层材料料，制品中中所含卤族族元素量，，必须严格格控制，勿勿使产生应应力腐蚀。。一般规定氯氯离子含量量不得大于于25ppm。3.5对防护层的的要求为了长期可可靠，保温温层外面通通常要加一一层防护层层。对防护层的的要求１）好的防防水性能。２）耐压强强度好，一一般不低于于８０ＭＰＰａ，不易易燃烧。３）５０℃℃时的导热热系数不超超过０．３３３Ｗ／（（ｍ・ｋ））。４）在温度度变化或振振动的情况况下，不易易开裂或脱脱皮。５）含可燃燃物或有机机物极少，，一般应不不大于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材料料除应具有有规定的技技术性能外外，还应不不腐蚀绝热热层和保护护层，也不不应与绝热热层产生化化学反应，，一般选择择下述材料料：石油沥青或或改质沥青青玻璃布石油沥青玛玛蹄脂玻璃璃布油毡玻璃布布聚乙烯薄膜膜复合铝箔CPU（一种聚氨氨酯橡胶体体）新型防防水防腐敷敷面材料（用作设备备和管道的的防潮层或或保护层，，埋地管道道的防腐层层）4.管道保温计计算管道保温计计算有两个个目的．一一是计算所所需保温材材料的厚度度；二是计计算每米长长管道的热热损失或核核算保温材材料的外表表面温度。。以一层保温温材料为例例．其厚度度为δ。管子内直直径为ｄ1，外直径为为ｄ2，管内热介介质的温度度为tf1，周围环境境的温度为为tf2：假设管内内壁的温度度为tw1，管外壁的的温度为tw2曲保温层外外表面的温温度为tw。环境的温温度为ts。该图还给给出了这一一系统的串串联热阻图图。4.1架空管道（1）计算保温温管道各个个热阻的值值假设管道各各部分的分分热阻为Ri，则通过每每米管道的的径向总热热损失（包包括管道附附件的热损损失）为热阻计算：：热介质与管管内壁之间间的对流换换热热阻R1管壁热阻R2：保温层热阻阻R3：保温层外表面面对周围环境境的对流热阻阻R4：保温层外表面面对天空的辐辐射热阻R5：保温材料的导导热系数λi与温度有关，大多数数情况下λi与温度成性关系，即：如采用多层保保温材料，则则保温层的热热阻R3应为各层保温温材料的热阻阻之和。注意：（2）热阻简化包上保温材料料后，管内对对流换热的热热阻R1和金属管壁的的的导热热阻阻R2，相对于R3、R4和R5而言常小到可可以忽略不计计。这样保温温层内表面的的温度tw2就可以近似认认为等于热介介质的温度tf1.一般保温层外外表面的温度度均不高，这这时保温层外外表面的对流流换热系数α2和辐射换热系系数α3之和，级保温温层外表面的的总换热系数数α，可以用下面面的简化公式式计算。室外管道：式中：w为风速，m/s。室内管道：室外管道：式中：w为风速，m/s。室内管道：由于采用总换换热系数α，R4和R5可以合并为R6，即由此得到简化化公式或（3）容许热损失失的确定为满足工艺要要求的容许热热损失，一般般需要计算；；对于其他情情况，容许热热损失可参照照表5-6和表5-7。（4）保温厚度的的计算方法根据表5-6和表5-7确定出容许的的热损失QL保温材料传热热系数：室外管道：式中：w为风速，m/s。室内管道：？？？？？？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。但是工程程应用中中常用以以下公式式计算经经济厚度度：4.2无沟埋设设的管道道对于直接接埋于土土壤中的的管道，，在计算算热损失失时，除除了保温温层的热阻外外，还要要考虑土土壤的热热阻Rt。λt—为土壤导导热系数数；h—为埋设深深度，级级管道中中心线到到地表面面的距离离；dz—为与干土土壤接触触的管道道外表面面的直径径。根据传热热学理论论，土壤壤热阻可可用下式式计算当h/dx≥1.25，土壤热热阻可简简化成为为：无沟埋设设保温管管道热损损失为t0—为土壤平平均温度度；4.3地沟中铺铺设的管管道地沟敷设设造价高高、检修修维护方方便；将将管道置置于沟内内，再盖盖上盖板板，盖板板是可以以随时掀掀开的。。直埋造造价低、、容易被被破坏。。直埋不不需要砌砌筑地沟沟，土方方量及土土建工程程量大大大减少，，管道可可以在工工厂预制制，现场场安装工工作量减减少，施施工简单单快捷，，可节省省供热管管网的投投资费用用。另外外占地小小，容易易与其他他地下管管道的设设施相协协调。将管道置置于沟内内，再盖盖上盖板板，盖板板是可以以随时掀掀开的。。与直埋管管道比较较：地沟中铺铺设的管管道的总总热阻应应包括以以下几部部分：保保温层的的热阻R3，保温层层外表面面到地沟沟内空气气的对流流换热热热阻R4，地沟内内空气到到地沟壁壁的对流流换热热热阻R7，沟壁的的导热热热阻R8，土壤的的热阻Rt。热损失可可采用如如下公式式：或t—管内介质质温度；；t0—为土壤平平均温度度；tg0—地沟内的的平均温温度；4.4热力管道道保温设设计中的的一些问问题（1）保温管管道的附附加热损损失附加损失失指的是是管道中中的法兰兰、阀门门、接头头、分配配器等所所带来的的损失。。这部分分损失不不易求得得，一般般按下面面给出的的值来估估算。a.采用圆钢钢或者扁扁钢时候候，总管管长增加加10%-15%；采用大大滑动轴轴承时，，总管长长增加20%。b.裸露法兰兰的热损损失大致致与法兰兰表面积积相等、、直径相相当的光光管的热热损失相相等；当当管道保保温材料料的外径径与法兰兰外径相相等时，，不必增增加附加加的热损损失c.阀门热损损失的相相当长度度参照表表5-81.隔热保温温技术的的进展隔热保温温技术进进步主要要反映在在以下几几个方面面：（1）新型型保温温材料料的不不断涌涌现硬质聚聚氨酯酯泡沫沫塑料料的保