摘要：合理选择供热管道的保温层厚度，对减少管道在输送热媒过程中的散热损失，降低工程造价尤为重要，通过提出经济分析法和允许最大散热损失法两种策略计算管道经济保温层厚度，对保温工程厚度的选取提出了倡议。
关键词：管道 保温经济厚度 热损失
1 概述
依据热网运转的经验分析可以知道，即使热水管网有良好的保温措施，还是会有一定的热损失，它的热损失占总输出热量的5%～8%，蒸汽为8%～12%；与之相应的是，大约热网管道费用的25%～40%是保温结构的费用。所以，不管是对于供热质量还是节约投资方面保温工作都有着很重要的作用。
《热网规定》要求：对于那些供热介质设计温度高于60℃的热力管道、设备、阀门应该采取保温措施。规定中对保温材料及其制品的技术性能也做了一些要求，主要提出了以下几点要求：
①平均温度下的导热系数值不能超过0.12W/（m·℃），导热系数值不是固定的，它会随着温度的变化而转变，应该有明确的反映两者关系的导热系数方程式和图表，对于松散的或可压缩的保温材料及其制品，应具有在使用密度下的导热系数方程式或图表；
②密度不应该超过350kg/m3；
③硬质预制成型制品的抗压强度不应小于300kPa，不包括软质、散状材料。重量轻、导热系数小，在使用温度下不变形或变质、具有一定的机械强度、不腐蚀、可燃成分小、吸水率低、易于施工成型，且成本低廉的保温材料是良好的保温材料。
2 经济保温厚度的计算
供热管道保温热力计算的任务是计算管路散热损失、供热介质沿途温降、管道表面温度及环境温度，从而确定保温层厚度。在工程设计的时候，应该首先计算出管路散热的损失，在这个基础上，通过技术分析可以得出一个“经济保温厚度”，在选择管道保温层厚度的时候应该优先这个经济保温厚度”。不难发现，当保温层越厚的时候，管路散热的损失就会越小，使用的燃料也会越少；但是保温层的厚度和保温结构费用也是成正比的，当保温层的厚度加大的时候，保温结构费用也会越来越大，无疑会增加更多的投资费用，所谓“经济保温厚度”是指：保温管道年热损失费用与保温结构投资的年分摊费用为最小值时的保温层厚度。
目前，保温材料厚度的确定主要是按热经济分析法确定经济厚度和按国家标准最大允许散热损失计算法。
2.1 按经济分析法计算保温层经济厚度
2.1.1 管道散热损失计算
根据传热学原理，管道散热损失可由下式求得：
q=■·1+β（1）
式中：q——单位管道热损失，W/m；
t——管道中热媒温度，℃；
t0——管道周围环境（空气）温度，℃；
Rn——从热媒到管内壁的热阻；
Rg——管壁热阻；
Rb——保温材料热阻：
Rb=■·In■
Rw——从管道保温层外表面到周围介质（空气）的热阻：
Rw=■
d——管道外径，m；
λ——保温材料导热系数，W/（m2·℃）；
δ——保温材料厚度，m；
α——保温层外表面对周围介质对流放热系数，W/（ ℃）， 值可用下列近似公式求得：
α=11.6+7■
ν——保温层外表面周围介质流动速度，m/s；
β——管道附件、阀门、补偿器、支座等散热损失附加系数，可按下列数值计算：对地上敷设和地沟敷设，β=0.15～0.20；对直埋敷设，β=0.1～0.15。
热媒对管内壁的热阻和金属管壁的热阻其他两项热阻相比数值很小，在实际计算中可将它们忽略不计。由此式（1）可简化为：
q=■·1+β
=■·1+β
由此式可得供热管道经济保温层厚度的计算相关论文由www.808so.com收集出散热量与保温层厚度的关系，需注意的是计算所得出q需满足国标《设备及管道保温技术通则》要求。
2.1.2 管道年经营费用Z计算
的折旧、维修年扣除费用，按投资的百分率计算。根据规定，管网的基本折旧率按4.8%计算，大修费用按1.4%计算，再考虑小修和其他费用，总折旧率f=8%～10%计，可按下式：
Z=（ω+f）K+Crs（2）
式中：K——每米管段的保温层费用和保护层费用：
K=■d+2δ■-d■j■+πd+2δj■
j■——保温材料费用，元/m3；
j■——保护层费用，元/m3；
Crs——管网年热损失费用：
Crs=jr·q·m
jr——热能，元/MWh；
m——管网年工作小时数，h/年；
由此便得出管道年经营费用Z与保温层厚度δ的关系式：
Z=ω+f■d+2δ■-d■j■+πd+2δj■+j■·m·10■·■·1+β （3）
此计算式计算量大且比较复杂，通常利用计算机编程求极值，从而求得经济保温层厚度。
2.2 按允许最大散热损失计算法
根据《设备及管道保温设计导则》GB/8175可查得不同管径在不同输送介质温度下的允许最大散热损失q，保温层厚度δ可按下式计算：
δ=2.75■
式中：D——管道外径，mm；
λ——保温材料的导热系数，W/（m2·℃）；
t1——管道外表面温度，℃；
q——允许最大散热损失，W/m；
从上面的公式可以看出，如果保温材料的导热系数、管道外径、输送介质温度都是不变的，那么随着散热损失的变化保温层的厚度也会跟着变化，所以，在确定保温层厚度的时候，利用国家规定的允许最大散热损失是经济合理的。
3 结束语
合理的选择供热管道保温材料及保温层厚度，降低供热管道的散热损失同时减少管道投资费用，在当前节能减排的新形势下十分重要，在设计过程中应该多方面的综合考虑各种影响因素，比如各地区的气候环境、材料的性能、保温效果等，选择合理经济的保温层厚度。
参考文献：
[1]贺平，孙刚.供热工程[M].中国建筑工业出版社.
[2]《设备与管道保温设计通则》GB 4272-92.
[3]张熙民，任泽霈，梅飞鸣.传热学（第五版）[M].中国建筑工业出版社.
浅议供热管道经济保温层厚度计算
更新时间：2024-02-17
作者：用户投稿
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