管道和阀件散热损失计算和保温材料选用原则知识-米兰(中国)自控
管道和阀件散热损失计算和保温材料选用原则知识-米兰(中国)自控
即使蒸汽主管的暖管过程结束，蒸汽也会由于辐射散热而继续冷凝。冷凝率取决于蒸汽温度、环境温度以及管道保温效率。由此可见，管道是否有效保温是直接影响热量的损失。
标准环境温度25℃，保温层测到温度不能超过50℃，否则判断为保温失效。温差越小越好，25℃内算正常。比如环境温度27℃，测到40℃，是良好状态。
一、管道和阀件保温的重要性
要使蒸汽分配系统高效，应当采取管道保温，来确保热损失减小到最低程度。最经济的保温厚度根据以下几个因素考虑：
1、安装成本
2、蒸汽携带的能量
3、管道口径
4、管道温度
5、室外管道保温，还需考虑湿度和风速。
大多数保温材料的效果取决于，如矿物棉、纤维玻璃或硅酸钙非活泼材料，内含有的微小空气囊。
通常安装采用包铝的纤维玻璃、包铝的矿物棉和硅酸钙。重要的是保温材料不能变形或被水浸湿。有必要进行适当的机械保护和防水处理，尤其室外安装。
蒸汽管道散热到水、或潮湿保温材料的热损失，将是散热至空气热量的50倍之多。
因此，要特别注意保护安装于积水地面或管囊内的蒸汽管道，以防止被水浸没。同样也要保护绝缘层不会被损坏，避免雨水的侵入。
除了安全阀或部份疏水阀外，蒸汽系统中所有热的部分都需要保温。这包括全部的主管连接法兰、阀门和其它连接件。
同时还要在连接法兰的每一边切掉绝缘层，露出螺栓，留出维护的空间。这等效于0.5 m的光管长度。
目前广泛使用为连接法兰和阀门预制的绝热外罩。通常与紧固件一起提供，维护时方便拆下保温套。
二、管道和阀件散热损失计算
管道散热损失可参考管道散热量表和公式来计算。
表中是假设环境温度在10 ~ 21℃之间，静止空气条件下，考虑不同蒸汽压力、不同管道口径下，水平光管的散热损失。
管道散热量表（需知蒸汽和环境的温差）
其它包含在公式内的因素，例如，如果管道保温的散热损失，仅是非保温管道热损失的10%，公式将乘以0.1的系数。
计算公式：
式中：
ms = 蒸汽的冷凝水量(kg/h)；
Q = 散热损失(W/m)（见管道散热量表）；
L = 管道有效长度，含法兰和连接件(m)；
f = 绝热系数，1表示光管，0.1表保温良好；
hfg = 蒸发焓(kJ/kg)。
注：等效长度：配对法兰为0.5m，与管道同径的阀门为1.0m
举例：
口径DN100的管道长50m，有8对配对法兰和2个阀门，饱和蒸汽压力为7 barg。环境温度10℃，保温效率的系数为0.1。
参考管道散热量表，按公式计算，确定每小时蒸汽的冷凝量（即散热损失量）：
第1部分 - 无保温。
第2部分 - 管道保温，阀门和法兰没有保温。
第3部分 - 完全保温。
举例参数代入公式中:
L = 管道有效长度：
（8对配对法兰* 0.5m） + (2个阀门*1.0 m) = 6.0m 管道长度。再加上管道长50m
7 barg饱和蒸汽的温度 = 170℃
温差（蒸汽温度-环境温度）170℃ - 10℃ = 160℃
7 barg饱和蒸汽的蒸发焓hfg = 2048 kJ/kg
Q = 散热损失= 999 W/m。160℃温差，口径DN100管道每米的热损失，见表管道散热量表红圈
第1部分 - 无保温：
（f = 绝热系数，1表示裸管）
第2部分 - 管道保温，阀门和法兰没有保温：（f = 绝热系数分开考虑。1表示裸管，0.1表示保温良好）
第3部分 - 管道和连接件都保温
（f = 绝热系数，0.1表示保温良好）
三、保温层材料选用原则
保温层材料应选用导热系数低的材料。对于不同的工况和经济条件，保温层厚度选用标准也不同。
关于保温材料的选用应遵循下列原则:
1、材料的导热系数低。导热系数越小，隔热性能越好；热阻越大，隔热性能越好。
2、具有较高的耐热性,不致由于温度急剧变化而丧失其原来的特性，耐热性越高越好。
3、材料密度小并具有一定的孔隙率。
4、具有一定的机械强度。
5、具有一定的防水防潮防晒防腐等性能。
6、重量轻，方便维护拆装等。
常用保温材料导热系数 W/ (m. ℃)
四、岩棉VS硅酸铝纤维哪种好？
1、从材料的导热系数，根据导热系数方程分析:
岩棉:Κ=0.037+0.00016tp
硅酸铝纤维:Κ=0.046+0.00012tp
式中
Κ——保温材料导热系数,W
tp——保温层表面温度,℃。
就耐热性而言,岩棉保温适用介质温度小于400℃。硅酸铝纤维保温适用介质温度小于1000℃。
2、就材料容重而言,根据 Χ=G/V 式中
G——保温
V——材料在自然状态下的体积,m3。
硅酸铝Χ为180kg/m3 ,岩棉Χ为200kg/m3。
上述分析表明,硅酸铝纤维属于导热系数小,容重小,耐高温性能强,并具备一定机械强度的保温材料。用户可根据自身需求选择。
值得注意的是：
管道防腐合格后才能进行管道保温。管道防腐必须彻底除锈，使管道露出金属光泽方可刷漆。
刷漆表面应干燥，禁止一边刷漆一边除锈，油漆必须符合管道的环境，防止因管道表面温度高造成新刷漆脱落。
五、直埋蒸汽管道保温材料及结构的选择
目前国内直埋蒸汽管道保温多数采用内滑动复合型结构，同时也在不断发展新型保温结构，如内支撑钢套钢结构等。
保温材料也有多种，如隔热层材料有泡沫玻璃、微孔硅酸钙、超细玻璃棉等；保温层一般采用聚氨酯(耐温150℃)；保护层则采用高密度聚乙烯套管、树脂玻璃钢、钢管等。
保温方案若采用的是内滑动式复合型结构，隔热层为微孔硅酸钙，保温层为聚氨酯，保护层为T0树脂。
管道状况：DN300管道，微孔硅酸钙隔热层厚90mm，聚氨酯保温层厚30mm。
运行两年后，用户对直埋蒸汽管道的保温情况进行测试。
测试时气温27℃，使用数字式测温表。由保护层经保温层、隔热层到管壁，每隔1cm测试一次温度。
测试结果如下：
保护层外表面温度低于40℃，隔热层与保温层交界面处的温度为98℃，低于聚氨酯的耐温能力，保温效果较好。
以上内容仅供参考，关于各种保温材料的性能对比，请咨询更专业的管道保温厂家。