埋地蒸汽管道保溫的介紹

隨大機(jī)組進(jìn)行長距離區(qū)域集中供熱日益成為解決工業(yè)和居民日益增長的用熱需求的主要途徑，熱力蒸汽保溫管道在我們的生產(chǎn)生活中越發(fā)重要。但我們發(fā)現(xiàn)長期使用的熱力蒸汽保溫管道的溫降和壓降會變得非常明顯，往往比剛剛建成投用時的效果相差巨大，這是為什么呢？下面我們來一探究竟吧。熱力蒸汽道主要依靠保溫材料包裹在鋼管外壁形成嚴(yán)密的保溫層來防止熱力輸送過程中的熱量損失，而一般保溫層使用的大多為高溫玻璃棉、硅酸鋁棉氈或巖棉等軟質(zhì)保溫材料。我們發(fā)現(xiàn)蒸汽保溫管中的保溫材料隨著使用年份的增長，保溫層會因為重力等原因?qū)е卤夭牧掀某两翟斐煽諝鈯A層，這會對保溫的效果造成較大影響。我們通過保溫性能與導(dǎo)熱系數(shù)的測量，數(shù)值分析模型等方式及應(yīng)用單一變量法對產(chǎn)生保溫層偏心、鏤空與材料惡化的一條已投運使用14年的舊保溫管道進(jìn)行測量，使用全新的同型號保溫材料進(jìn)行替換對比溫差，同時結(jié)合導(dǎo)熱系數(shù)測試和數(shù)值模擬的手段研究舊保溫層受到的性能影響程度。
一、 保溫性能測量首先，我們對熱力蒸汽保溫管道的保溫性能采用對比溫差法進(jìn)行比較分析。如圖1所示，在選定的熱力管道上，選取兩段長度約1.5 m的相鄰保溫管道，其中一段保持原有的保溫材料不變，另一端更換新的同種保溫材料。同時在兩段保溫層的中間位置的表面分別正交布置4根T型熱電偶，測得外表面各點溫度，并計算平均溫度。并且在更換保溫材料段的管道表面上下對稱布置兩根T型熱電偶，測得熱力管道壁面平均溫度。
二、 導(dǎo)熱系數(shù)測量通過對現(xiàn)場新、舊保溫材料（在役14年玻璃棉）進(jìn)行采樣，如圖2所示，使用Hot Disk熱常數(shù)分析儀對采集的玻璃棉樣品在室溫(25±3℃)、100±2℃、200±2℃下進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測試。測試均重復(fù)3次以保證準(zhǔn)確。



埋地蒸汽管道保溫的介紹

三、 數(shù)值分析模型根據(jù)實際測量的幾何尺寸，利用ICEM進(jìn)行二維幾何結(jié)構(gòu)建模并生成網(wǎng)格，并利用Fluent 15.0對其散熱過程進(jìn)行數(shù)值模擬。在數(shù)值模擬中，根據(jù)新、舊保溫材料的不同及偏心、鏤空的存在與否，如圖3所示，模擬計算了以下4個算例：a）采用新保溫材料無偏心與無鏤空的保溫層b）采用舊保溫材料無偏心與無鏤空的保溫層c）采用舊保溫材料有偏心與無鏤空的保溫層d）采用舊保溫材料有偏心又有鏤空的保溫層
四、分析經(jīng)過測試與計算，分析后發(fā)現(xiàn)，相較于新保溫層，舊保溫層的散熱損失增大了65%，導(dǎo)熱系數(shù)的提高、偏心沉降與鏤空結(jié)構(gòu)分別使得保溫層的散熱損失增大了44%，9%與12%，保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)、偏心和鏤空結(jié)構(gòu)對選定熱力管道保溫性能惡化所占比重分別為67.7%，13.8%和18.5%，導(dǎo)熱系數(shù)是熱力管道保溫性能重要影響因素。五、結(jié)論我們通過結(jié)合現(xiàn)場實測、導(dǎo)熱系數(shù)測試與數(shù)值模擬分析等手段研究了長時間使用后保溫層保溫性能的惡化情況，以及保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的提高、保溫層偏心沉降與鏤空等結(jié)構(gòu)變異對保溫性能的影響程度，可以得出以下結(jié)論：
1、舊（14年）玻璃棉的導(dǎo)熱系數(shù)高出新玻璃棉約52%。導(dǎo)熱系數(shù)提高對選定熱力管道保溫惡化的影響占比為67.7%，是造成保溫性能下降的主要原因。


2、沉降與鏤空對選定熱力管道保溫惡化的影響占比分別為13.8%與18.5%，是造成保溫性能下降的次要原因。
3、傳統(tǒng)架空蒸汽保溫管道的性能缺陷是因保溫材料老化和保溫層形變形導(dǎo)致的，在不改變保溫材料和保溫結(jié)構(gòu)的前提下，很難避免。目前行業(yè)中已經(jīng)有成熟的預(yù)制架空蒸汽保溫管道產(chǎn)品，結(jié)合新型保溫材料和保溫結(jié)構(gòu)很好地解決了以上這些問題，是熱力蒸汽保溫管道的一個優(yōu)秀解決方案。