牛頓法計算埋地管道保溫層經(jīng)濟厚度

管道保溫層經(jīng)濟厚度探討——分別在強制對流和自然對流兩種傳熱條件下，對變對流傳熱系數(shù)和變物性時管道保溫層的經(jīng)濟厚度進行了分析和探討，給出了有關(guān)計算式，并把結(jié)果與常對流傳熱系數(shù)時管道保溫層經(jīng)濟厚度的計算結(jié)果進行了比校，從而為工程上保溫層的結(jié)構(gòu)設計...

分別在強制對流和自然對流兩種傳熱條件下,對變對流傳熱系數(shù)和變物性時管道保溫層的經(jīng)濟厚度進行了分析和探討,給出了有關(guān)計算式,并把結(jié)果與常對流傳熱系數(shù)時管道保溫層經(jīng)濟厚度的計算結(jié)果進行了比較,從而為工程上保溫層的結(jié)構(gòu)設計提供參考。

管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=150輸入 主保溫層外表面溫度℃tw1=36.2 保溫層平均溫度℃tp=93.1 保溫材料在tp溫度下的導熱系數(shù)w/m·℃λ1=0.041輸入 管道外徑mdw=0.133輸入 管道周圍空氣溫度tk=25輸入 管道外的風速m/sω=4輸入 保溫層表面到周圍空氣的放熱系數(shù)w/(m2·k)αh=25.53 設管道主保溫層外徑為d1:d1/dw×ln(d1/dw)=0.2454 令d1/dw×ln(d1/dw)=x·lnx查表得：x·lnx=0.2454輸入 x=1.225輸入 則保溫層厚度δ為:mδ=0.0150 管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=150輸入 保溫層平均溫度℃tp=80輸入 保溫材料的導熱系數(shù)w/m·℃λ1=0.041

設備內(nèi)流體的溫降計算 保溫材料的導熱系數(shù)λ= 設備直徑d14.00m降溫時間t內(nèi)的大氣溫度tr 設備高度h15.00m設備壁厚ε 流體密度1049kg/m3設備內(nèi)流體初溫t1 設備密度7800kg/m3經(jīng)過時間t后的流體溫度t2 流體比熱c11993.86j/kg.℃降溫時間t 設備比熱c2460.24j/kg.℃夏季平均風速u2 冬季平均風速u17m/s 保溫層表面對流系數(shù)a108219.19j/(m2.h.℃) 設備體積v2309.1m3 設備表面積a659.7m2 設備內(nèi)流體重量w12422215.1kg 設備本身重量w225729.644kg 散熱量q4.841e+09j/℃ 單位貯罐表面積的散熱量q7338406.4j/m2.℃ 保溫層熱阻r2.47e-05m2.h.℃/j 設

dn15dn20dn25dn32dn40dn50dn70dn80dn100dn125dn150 v s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 vφ57以下φ89以下φ133以下φ219以下 s保護殼面積 焊接鋼管絕熱、刷

在進行地面熱油管道油品輸送時,為了減少運行管道熱量散失,節(jié)約燃料,常對管道加設保溫層,考慮到保溫層投資費用,常進行保溫層經(jīng)濟厚度計算。目前,在工程上常用試算法,這樣計算工作量大,效率不高。文中對地面熱油管道經(jīng)濟保溫層算法進行了推導,應用execl中規(guī)劃求解程序編制了完善的計算程序,并結(jié)合實例進行了計算。結(jié)果表明:該程序使得計算結(jié)果精度比較高,工作效率得到了提高。

管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=95輸入 主保溫層外表面溫度℃tw1=34.66 保溫層平均溫度℃tp=64.83 保溫材料在tp溫度下的導熱系數(shù)w/m?℃λ1=0.048輸入 管道外徑mdw=0.219輸入 管道周遭空氣溫度tk=28輸入 管道外的風速m/sω=4輸入 保溫層表面到周遭空氣的放熱系數(shù)w/(m2?k)αh=25.53 設管道主保溫層外徑為d1:d1/dw×ln(d1/dw)=0.1556 令d1/dw×ln(d1/dw)=x?lnx查表得︰x?lnx=0.1556輸入 x=1.147輸入 則保溫層厚度δ為:mδ=0.0161 管道內(nèi)介質(zhì)的溫度℃t=95輸入 保溫層平均溫度

熱力管道保溫層厚度表（熱水管道） 序號鋼管公稱直徑(外徑)保溫厚度(mm)外殼厚度(mm) 1dn150303.5 2dn200404.5 3dn250405.5 4dn300406 5dn350406 6dn400507 7dn450508 8dn500509 9dn6005510 10dn7005511 11dn8005514 12dn9005514 13dn10005715 14dn12005715 熱力管道保溫層厚度表（蒸汽管道） 序號鋼管管徑(mm)公稱直徑(mm)外殼管徑(mm) 1dn100108325 2dn125133377 3dn150159426 4dn200219529 5dn27325052

標準：鍋爐房設計規(guī)范、設備及管道絕熱技術(shù)通則、設備及管道絕熱設計導則、動力管 管道外徑(裸管外徑)mdo0.108 假設保溫層厚度mδ0.127 設備或管道外表面溫度℃t250 環(huán)境溫度℃ta12 年運行時間ht8000 單位換熱系數(shù)a10.0018975 保溫層外徑（兩層時為內(nèi)層保溫層外徑）md10.362 熱價元/gjpe16 保溫材料制品熱導率w/mkλ0.05498 保溫層單位造價元/m3p1400 保護層單位造價元/㎡p215 保溫結(jié)構(gòu)單位造價元/m3pt581.9400235 年利率%（復利率）i10% 計息年數(shù)年n7 保溫工程投資貸款年分攤率%（復利計算）s0.2054055 管道外的風速m/sω0 保溫層外表面向大氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)w/㎡kɑ11.63 保溫層厚度m

20253240507080100125150200250300350400 08.410.5213.2715.0818.8523.7227.835.8143.8851.8468.885.77102.1118.43133.83 2524.1126.3228.9830.7934.5639.47343.5251.5259.6967.5484.51101.48117.81134.15149.54 3027.2529.3732.1233.9337.6942.5746.6554.6662.8370.6987.65104.62120.95137.29152.68 4033.5435.6638.4140.2143.9848.8552.9460.9569.1276.97

熱油管道輸送設計中,根據(jù)輸送油品物性和輸送距離來考慮輸送方式,需要進行熱力計算來確定是否需要進行伴熱、增設中間加熱站或給管道鋪設保溫層等來保證管道安全輸送和經(jīng)濟輸送。對某石化公司一條架空管線輸送油品物性進行分析,通過熱力計算篩選輸送方案,對該管線進行了敷設保溫層方式輸送,并利用ansys熱分析軟件對管線鋪設保溫層和無保溫層工況進行了模擬計算,得出了合理的結(jié)果,達到了設計目的,節(jié)省了輸送成本。

根據(jù)熱水直埋供熱管道的傳熱原理,對大管徑熱水直埋供熱管道的保溫層厚度計算方法進行了探討。提出保溫層厚度的計算應采用控制熱水直埋供熱管道外表面溫度和滿足熱網(wǎng)輸送效率的綜合計算方法。

在不同保溫層間溫度、埋深、土壤導熱系數(shù)的條件下,對“鋼套鋼”蒸汽直埋管道保溫結(jié)構(gòu)的厚度進行了計算,與實際工程中的數(shù)據(jù)進行比較,得出保溫層間合理的控制溫度及埋深,并討論不同的土壤導熱系數(shù)對保溫結(jié)構(gòu)厚度的影響。

針對我國城市里熱力工程施工采暖供熱、蒸汽管道架空敷設的技術(shù)水平與作業(yè)現(xiàn)狀,提出了直埋蒸汽管道保溫層厚度選擇計算的2個非常實用的公式,并通過實例詳細介紹了幾種保溫厚度的計算方法。

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直埋熱水供熱管道保溫層厚度的設計計算——在控制直埋熱水供熱管道外表面溫度計算保溫層厚度的基礎上，提出將植物根系的耐溫能力作為限制條件。以某保溫管道為例，計算了在限制條件下的保溫層厚度。

建立了管道保溫計算的數(shù)學模型,通過具體實例,用計算機編程得出大量數(shù)據(jù),通過origin8.0軟件繪出保溫層厚度分別與保溫效率、管道總傳熱系數(shù)、保溫層表面溫度和沿程溫降的關(guān)系圖,不僅直觀地體現(xiàn)了保溫層厚度對管道傳熱的影響以及變化趨勢,還可以從圖中查出任意厚度下的保溫情況,為求解熱油管道保溫層厚度提供一種新方法。

通過對埋地管道經(jīng)濟厚度計算方法的分析,建立數(shù)學模型,采用matlab繪制函數(shù)曲線,找到最優(yōu)解區(qū)間,不求導,直接采用牛頓法求解,得到結(jié)果.

對圓管、橢圓管、方管的臨界熱絕緣進行了簡單分析,對這三種情況下保溫材料的臨界厚度進行了探討,給出了具體計算公式。討論了不同因素對臨界厚度的影響。

通過計算保溫層的各項費用,并對其進行列表分析,找出了最小總費用所對應的保溫層厚度,從而得到了保溫層的經(jīng)濟厚度,達到了節(jié)約能源的目的。算例分析結(jié)果表明,該方法能夠科學地反映保溫層厚度與年總費用的關(guān)系。該方法簡單易懂,可大大提高設計效率和設計質(zhì)量。

通過對高溫蒸汽管道保溫層厚度計算進行研究,從技術(shù)性和經(jīng)濟性兩方面分析了影響保溫層厚度的主要因素,并對計算中如何正確選取保溫原始計算數(shù)據(jù)進行了探討。所得結(jié)論對實現(xiàn)經(jīng)濟計算、節(jié)約能源、提高電廠經(jīng)濟效益具有重要參考意義。

六、保溫工程 (一)保溫工程 1、保溫材料及制品應有產(chǎn)品合格證和材料性能測試檢驗數(shù)據(jù)， 其種類、規(guī)格、性能應符合設計規(guī)定。在進入現(xiàn)場的每批保溫材料中， 應任選l一2組試樣進行導熱系數(shù)測定，導熱系數(shù)超過設計取定值5％ 以上的材料不得使用。 2、保溫應在管道試壓及涂漆合格后進行。必要時，無縫鋼管可 預先做保溫，但應將管道連接處和環(huán)形焊縫留出，待水壓試驗合格后， 再將連接處保溫。 3、采用濕法施工的保溫工程，室外平均溫度低于5oc時，應按 冬季施工采取防凍措施。 4、保溫層施工，應符合下列要求： (1)保溫層厚度大于loomm時，應分層施工； (2)瓦塊內(nèi)應抹3～5mm厚的石棉灰膠泥層，并砌嚴密，用膠泥 充填時，縫隙應小于5～7mm。同層制品應互相錯縫，內(nèi)外層之間應 蓋縫。每塊制品應有兩道鍍鋅鐵絲或箍帶扎緊，不得采用螺旋形捆扎 方法； (3)應按設計規(guī)定的位置和寬度留出