保温管道的热损失(精)

保温管道的热损失(加30%安全系数计算：

Qt={[2π(TV-TA ]/〔( LnD0/D1）1/λ+2/( D0α]}×1.3

式中：

Qt —单位长度管道的热损失，W/m；

Qp —单位平面的热损失，W/㎡;

TV —系统要求的维持温度，℃；

TA —当地的最低环境温度℃；

λ —保温材料的导热系数，W/(m℃，见表3；

D1 —保温层内径，(管道外径 m；

D0 —保温层外径，m; D0=D1+2δ；

δ —保温层厚度，m ；

Ln —自然对数；

α —保温层外表面向大气的散热系数，W/(㎡℃与风速ω，(m/s有关，α=1.163(6+ω1/2 W/( ㎡℃

蒸汽：

QT=（（2*3.14*170°）/（ln （0.113/0.108）/0.043+2/（0.113*1.163*（6+0.2/2））） =1067.6/（0.0392/0.043+2/0.802）

=1067.6/3.42

=312.12瓦/米

312.12*360米*60秒*60分/4.184/1000=96679.6大卡/小时

由此6吨蒸汽锅炉每小时360万大卡将损耗2.7个百分点

热水

QT=（(2.*3.14*70/(ln(0.227/0.219/0.024+2/(0.219*1.163*6.1 =439.6/（0.0296/0.024+2/1.554）

=439.6/2.52

=174.44瓦/米

174.44*360*2*3600/4.184/1000=108066.08大卡/小时

由此6吨热水锅炉每小时360万大卡将损耗3个百分点热量常用保温材料导热系数

保温材料导热系数W/ (m. ℃

玻璃纤维 0.036

矿渣棉 0.038

硅酸钙 0.054

膨胀珍珠岩 0.054

蛭石 0.084

岩棉 0.043

聚氨脂 0.024

聚苯乙烯 0.031

泡沫塑料 0.042

石棉 0.093

管道材质修正系数

管道材料修正系数

碳钢 1

铜 0.9

不锈钢 1.25

塑料 1.5

蒸汽在管网中输送过程中的热损失大小，主要取决与保温结构和凝结水输排量的多少；下面试着计算回答一下楼主的问题。

1、计算参数条件

（1）根据《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB 50264-97 附录B ，当设备管道外表面温度T 0为250℃时，绝热层外表面最大允许热损失量Q 值常年运行工况163W/㎡；季节运行工况279W/㎡。

本问题只提供了蒸汽的压力为1.4MPa ，蒸汽温度为250℃，管径为DN200，保温层厚度为100mm ，没有说明保温层材料选用的是哪种。如果假设本管道为全年运行工况，保温层材料选用的是岩棉管壳其导热系数λ=0.054~0.063W/（m·℃）。

（2）本问题没有提供管道输送蒸汽的流量为多大，根据《城市热力网设计规范》

7.3.4蒸汽热力网供热介质的最大允许设计流速应采取下列数值：1 过热蒸汽管道：1）公称直径大于200mm 的管道80m/s；2）公称直径小于等于200mm 的管道50m/s。

查蒸汽管道水力计算表：当管径DN200mm 蒸汽的管道流速49.6m/s时，可通过蒸汽的流量为6t/h；所以，本计算假设的流量按6t/h（6000Kg/h）计。

2、热损失计算

（1）计算依据：《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB 50264-97。

4.4.3求绝热层的热、冷损失量应按下式计算：

4.4.3.1 圆筒型单层绝热结构热冷损失量应按下式计算：

Q ＝T 0－ T a / （D 1/2λ）ln D 1/ D 0＋1/αs （W/㎡）

式中：Q 为以每平方米绝热层外表面积表示的热损失量。

两种不同热损失单位之间的数值转换，应采用下式计算：

q ＝∏D1 Q （W/m）

式中：q 为以每米管道长度表示的热损失量。

（2）计算：

式中：T 0取250℃（蒸汽管道外表面温度）

T a 取12.9℃（石家庄地区年平均温度）

D 1取0.419m （蒸汽管道绝热层外径）

D 0取0.219m （蒸汽管道外径）

λ 取0.06W/m·℃（岩棉管壳导热系数）

αs 取11.63W/㎡·℃（绝热层外表面向周围环境的放热系数）

用以上数据套入以上两式中得：

Q ＝100.63 W/㎡（以每平方米绝热层外表面表示的热损失量）

q ＝132.4 W/m （以每米管道长度表示的热损失量）

3000m×132.4 W/m＝397200 W ＝1429920 KJ/h

3、计算长度3000米、DN200管道流量6t/h时过热蒸汽的热量焓值：

从过热蒸汽表中差得：压力1.4MPa 温度250℃蒸汽的的焓值为

2927.6KJ/Kg 。

6000Kg/h×2927.6KJ/Kg＝17565600 KJ/h

4、计算本条长度为3000m 过热蒸汽管道的保温层热损失的百分比：

1129920÷17565600＝0.081＝8.1%

5、另外还得根据疏水装置的多少，计入管道疏水的热量损失。

从上述以每平方米绝热层外表面表示的热损失量计算结果Q ＝100.63 W/㎡的数值看，小于《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB 50264-97 附录B“当设备管道外表面温度T 0为250℃时，绝热层外表面最大允许热损失量Q 值常年运行工况163W/㎡”；保温层的设计厚度及选用材料正确合格。

以上计算不知正确与否，供楼主参考，并请其他专家老师及同行朋友帮助核算验证。谢谢！

通过平壁的导热量计算公式

Φ=∧AΔT/Δ

式中:

Φ--单位时间内通过平壁的热量(W；

A--平壁面积(`M^2`；

∧--物体的热导率[W／(M·K]

Δ--物体的厚度(M；

ΔT--平壁两表面之间的温度差(K。

气温0°时相对于水

？=0.0241*596.2*（50+273.15）

？=4643.15瓦=4643.15焦/秒=4643.15/4.184=1109.73卡/秒=1109.73*3600/1000 ?= 3995.06大卡/小时

气温0°时相对于气

？=0.54*596.2*（50+273.15）

？=101037.5瓦=101037.5焦/秒=101037.5/4.184=24865.56卡/秒

=24865.56*3600/1000 ?= 89516.01大卡/小时

那要看单位时间内产生的热量和风扇带动空气散发的热量大小关系

单位时间加热器产热Q1=1000J

单位时间散热Q2=W*C*(T2-T1

W2为空气的质量流量kg/S

C 为空气的等压比热容J/（kg ℃）

T2-T1为温度差，单位℃

由于干空气在45℃比热为1010J/（kg ℃），空气密度为1.11kg/m3

所以质量流量为qv*ρ=(200/3600*1.11=0.062kg/s (注意应该都化为国际标准单位

当Q1=Q2时，热恒定，即：1000=0.062*1010*（T2-T1）

温差T2-T1=15.9℃

即会超过45℃，一直升到60.9℃温度恒定不变

热传导系数的定义为：每单位长度、每K ，可以传送多少W 的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该

数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表：银 429 铜 401 金 317 铝 237 铁 80 锡 67 铅 34.8 各种物质导热系数！ material conductivity K (W/m.K diamond 钻石 2300 silver 银 429 cooper 铜 401 gold 金 317 aluminum 铝 237 各物质的导热系数物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布 50 0.09 落叶松木 0 0.13 木屑 50 0.05 普通松木 45 0.08～0.11 海砂 20 0.03 杨木 100 0.1 研碎软木 20 0.04 胶合板 0 0.125 压缩软木 20 0.07 纤维素 0 0.46 聚苯乙烯 100 0.08 丝 20 0.04～0.05 硫化橡胶 50 0.22～0.29 炉渣 50 0.84 镍铝锰合金 0 32.7 硬质胶 25 0.18 青铜 30 32～153 白桦木 30 0.15 殷钢 30 11 橡木 20 0.17 康铜 30 20.9 雪松 0 0.095 黄铜 20 70～183 柏木 20 0.1 镍铬合金 20 12.3～171 普通冕玻璃 20 1 石棉 0 0.16～0.37 石英玻璃 4 1.46 纸 12 0.06～0.13 燧石玻璃 32 0.795 皮棉 4.1 0.03 重燧石玻璃 12.5 0.78 矿渣棉 0 0.05～0.14 精制玻璃 12 0.9 毡 0.04 汽油 12 0.11 蜡 0.04 凡士林 12 0.184

纸板0.14 “天然气”油 12 0.14 皮革 0.18～0.19 甘油 0 0.276 冰 2.22 煤油 100 0.12 新下的雪 0.1 蓖麻油 500 0.18 填实了的雪 0.21 橄榄油 0 0.165 瓷 1.05 已烷 0 0.152 石蜡油 0.123 二氯乙烷 0.147 变压器油 0.128 90%硫酸 0.354 石油 0.14 醋酸 18 石蜡 0.12 硝基苯 0.159 柴油机燃油 0.12 二硫化碳 0.144 沥青 0.699 甲醇 0.207 玄武

岩 2.177 四氯化碳 0.106 拌石水泥 1.5 三氯甲烷 0.121 花岗石 2.68～3.35 氨气* 0.022 丙铜 0.177 水蒸汽* 0.0235～0.025 苯 0.139 重水蒸汽* 0.072 水 0.54 空气* 0.024 聚苯板 0.04 木工板 0.1-0.2 重水 0.559 硫化氢* 0.013 表 2 窗体材料导热系数窗框材料钢材铝合金 PVC PA 松木导热系数 58.2 203 0.16 0.23 0.17 表 3 不同玻璃的传热系数玻璃类型玻璃结构(m 传热系数 K-w/(m2-k 单层玻璃 6.2 双层中空玻璃 5×9×5 3.26 5×12×5 3.11 一层中空玻璃5×9×5×9×5 2.22 ←-- 5×12×5×12×5 2.08 Lhw-E 中空玻璃 5×12×5 1.71

总传热速率方程间壁两侧流体的热交换过程包括如下三个串联的传热过程。流体在换热器中沿管长方向的温度分布如图所示，现截取一段微元来进行研究，其传热面积为 dA，微元壁内、外流体温度分别为 T、t（平均温度），则单位时

间通过 dA 冷、热流体交换的热量 dQ 应正比于壁面两侧流体的温差，即 % F1

~3 ?3 \/ P4 m- @2 J. P 前已述及，两流体的热交换过程由三个串联的传热过程组成：管外对流：管壁热传导：管内对流：对于稳定传热： , u* y 7 {, V5 f, D+ r+ g& f 7 b8 u1 f B! D# e; P( w3 } 9 V y # g; n# d5 ?6 O p ; |# j+ C4 S& J! @# j, F% [( K ! t- Z1 T d1 b8 G 与，即对比，得：式中 K——总传热系数，w/m2?K。讨论：1．当传热面为平面时，dA=dA1=dA2=dAm，则： 2．当传热面为圆筒壁时，两侧的传热面积不等，如以外表面为基准（在换热器系列化标准中常如此规定），即取上式中 dA=dA1，则：或式中 K1——以换热管的外表面为基准的总传热系数；dm——换热管的对数平均直径，。以内表面为基准：以壁表面为基准：对于薄层圆筒壁 <2，近似用平壁计算（误差<4%，工程计算可接受）。 3．1/K 值的物理意义：二、总传热速率方程若想求出整个换热器的 Q，需要对，则积分结果如下：积分，因为 K 和(T－ t均具有局部性，因此积分有困难。为此，可以将该式中 K 取整个换热器的平均值 K，（T －t）也取为整个换热器上的平均值 tm 为平均温度差。此式即为总传热速率方程；式中 K 为平均总传热系数； * T& e. i4 l1 Y2 d : ` c( e+ v% u( E ! X/ |1 C6 k6 P: l2 e0 \ ; k% H. l0 T # i' e1 L2 w 三、污垢热阻换热器使用一段时间后，传热速率 Q 会下降，这往往是由于传热表面有污垢积存的缘故，污垢的存在增加了传热热阻。虽然此层污垢不厚，由于其导热系数小，热阻大，在计算 K 值时不可忽略。通常根据经验直接估计污垢热阻值，

将其考虑在 K 中，即 2 p/ q3 H% t% R3 R0 i S" W X7 o! Y3 v3 f b8 ? 5 k9 b7 K/ o$ N K* X- \5 K 式中 R1、R2——传热面两侧的污垢热阻，m2?K/W。

为消除污垢热阻的影响，应定期清洗换热器。 0 ?/ u' M G" L0 e 4.4.2 热量衡算式和传热速率方程间的关系如图所示的换热过程，冷、热流体的进、出口温度分别为 t1、t2，T1、T2，冷、热流体的质量流量为 G1、G2。设换热器绝热良好，热损失可以忽略，则两流体流经换热器时，单位时间内热流体放出热等于冷流体吸收热。（1）无相变 % J# N2 s, m* Q 或（2）有相变若热流体有相变化，如饱和蒸汽冷凝，而冷流体无相变化，如下式所示： * b- i: K4 e, ~/ \1 q5 U 式中──流体放出或吸收的热量，J/s；──流体的汽化潜热，kJ/kg；Ts──饱和蒸汽温度（＝

T1）。热负荷是由生产工艺条件决定的，是对换热器换热能力的要求；而传热速率是换热器本身在一定操作条件下的换热能力，是换热器本身的特性，二者是不相同的。对于一个能满足工艺要求的换热器，其传热速率值必须等于或略大于热负荷值。而在实际设计换热器时，通常将传热速率和热负荷数值上认为相等，通过热负荷可确定换热器应具有的传热速率，再依据传热速率来计算换热器所需的传热面积。因此，传热过程计算的基础是传热速率方程和热量衡算式。 2 I: \4 D. B( |" @5 B t, ^2 R _& m* h, x @ : \0 s5 o% w8 ^6 I1 b