裸管和绝热管传热实验仪CEA
工艺管道工程基础培训
Ⅱ、相关专业
序号
监理专业名称
与本职专业关系
主要涉及相关图纸及设备表参数比对和参照，塔、容器等
1
静设备
进出口管道轴向、高程、走向等，密切度较高。
主要涉及无应力配管，油路、水路循环，气相动力配管等
2
动设备
，密切度较高。
3
电气
主要涉及管道静电接地等，密切度较低。
主要涉及仪表导压管、仪表风动力配管、仪表流量计安装
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
Ⅰ、基本名词
16、单线图：单管图也称为管道轴测图、管道单管图、管道空 视图，有时候管段图也是指的这个，即管线的三维立体走向的 平面示意标注图，一般需要标注管路的走向、长度、直径、材 质、壁厚、防腐等级等（具体需要标识内容依据实际要求而定 ），一般是根据整体的安装图上面的尺寸和标高画出来的，有 相关软件可以直接从三维模型自动输出所需单管图。作为交工 资料的单线图上还应根据实际施工的实体标注焊口号、焊工号 、焊接日期、检测方法、检测结果等等信息。 17、渗碳：不是所有的渗碳都是有害的，低碳钢渗碳是一种提 高表面耐磨及强度的制造工艺，有害针对的是不锈钢，表面腐 蚀，即不锈钢会上锈。
4
仪表
、流量孔板安装、仪表测温元件安装等，密切度高。
主要涉及管道焊口的焊接过程控制、焊接工艺、热处理、
5
焊接
焊缝成形、缺陷分析、焊接质量控制等，密切度极高。
主要涉及管道焊口的点口、委托、检测、结果反馈、缺陷
6
无损检测
分析、隐患控制等，密切度极高。
7
路漫漫其修远兮,
吾将上下而求索
土建
主要涉及土方开挖、井室砌筑、垫层浇筑、管口预埋、回 填土密实度检测等，密切度中等。
传热实验实验报告
传热实验实验报告一、实验目的1、研究传热试验设备上三种管的传热系数K。
2、研究设备的结构特点以及实验数据，定量描述保温管、裸管、汽水套管的传热特性。
3、研究流量改变对总传热系数的影响，并分析哪一侧流体流量是控制性热阻，如何强化传热过程。
二、实验原理根据传热基本方程、牛顿冷却定律以及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q，以及各有关的温度，即可算出K，α 和λ。
（1）测定汽-水套管的传热系数K（W /(m2·℃)）：Q=KAΔt m式中：A——传热面积，m2；Δt m——冷、热流体的平均温度，℃；Q——传热速率，W 。
Q =W汽r式中：W汽——冷凝液流量，kg/s ；r——冷凝液汽化潜热，J / kg 。
（2）测定裸管的自然对流给热系数α（W /(m2·℃)）：Q=α A（t w - t f）式中：t w，t f——壁温和空气温度，℃。
（3）测定保温材料的导热系数λ（W /(m·℃)）：Q=λA m（T w - t w）/ b式中：Tw，tw ——保温层两侧的温度，℃；b——保温层的厚度，m；Am ——保温层内外壁的平均面积，m2。
三、实验装置与流程（1）实验装置：该装置主体设备为“三根管”：汽-水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。
本实验采用水蒸汽冷凝的方法，将水蒸气分别通过保温管、裸管和套管换热器中冷凝传热，通过测量蒸汽冷凝量、壁温、水温及空气的温度等参数，推算出保温管的导热系数、裸管和套管的对流传热系数。
（2）实验流程：锅炉内加热产生的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝，冷凝液有计量管或量筒收集，以测冷凝液速率。
三根紫铜管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；另一根是裸管；还有一根为一套管式换热器，管外是来自高位槽的冷却水。
可定性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定K、α 和λ。
绝热工程设计统一规定
3.2.7 所选材料及其制品的各项技术性能，应由指定的检测机构按国家有关标准的规定测定合格。
Q/CWCEC xx-Ayy-03 A02
编制
校核
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日期
中国五环 工程有限公司
3.2.8 保冷层材料
内蒙古京能锡林煤化有限责任公司 锡林郭勒盟东乌旗褐煤提质项目
绝热设计规定
基础工程设计 0B 版 11051-PE04-MC-05 第 8 页 共 26 页
代号 HI P
ST/SJ WT/WJ
ET NC FP SP CI D M CT D+NC CI+NC
用途 需要保温 防烫伤保温 蒸汽伴热/夹套 热水伴热/夹套
电伴热 噪音控制 防冻保温 特殊保温 需要连续保冷 防结露 双温 冷冻水伴热 防结露和防噪音 保冷和防噪音
2.1.4 绝热材料的选择应以被绝热管道和设计温度为依据。保温材料及制品的允许使用温度应高于 设备和管道的设计温度；保冷材料及制品的允许使用温变应低于设备和管道的最低设计温度。 2.1.5 在保温和防烫伤保温的情况下，计算保温厚度应以内部介质的正常操作温度为根据。 2.1.6 在保冷和防结露的情况下，计算保冷厚度应以内部介质正常操作时的最低温度为根据。 2.1.7 保温设备和管道四周的接管及结构部件，其保温厚度应按本规定第 2.1.5 条中所规定的同样 方法确定。 2.1.8 保冷设备和管道四周的接管及结构部件，其保冷和防结露厚度应按设备和管道的最低设计温 度以及结构部件的等量直径确定。 2.1.7 绝热材料的导热系数应按本规定第 3.2 条中所规定的数据确定。
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日期
中国五环 工程有限公司
表 2.1.3-1：绝热的分类和代号 类别 保温
水在裸管中流动不结冰的最低流速计算
水在裸管中流动不结冰的最低流速计算1. 概述水在裸管中流动时，当温度下降到一定程度时会发生结冰现象。
而对于某些需要水在裸管中流动的工程和设施，如供水管道、防冻喷洒系统等，结冰会给正常使用带来极大的困扰。
为了防止水在裸管中结冰，需要进行最低流速的计算。
2. 影响水在裸管中结冰的因素水在裸管中结冰的主要因素包括流速、温度、管道材质等。
在这些因素中，流速是最为关键的因素之一。
当水的流速过低时，水在管道中停滞时间会增加，容易发生结冰。
3. 计算最低流速的方法为了计算水在裸管中不结冰的最低流速，需要考虑以下几个方面：3.1 温度首先需要确定管道所处环境的温度，一般来说，温度越低，需要的最低流速越高。
温度对结冰的影响是显而易见的，因此在计算最低流速时必须将温度考虑在内。
3.2 管道直径和材质管道的直径和材质也会影响水在裸管中结冰的情况。
较小直径的管道会在相同流速下产生更大的阻力，从而需要更高的流速来防止结冰。
而管道材质的导热性也会影响结冰的速度。
3.3 流速计算公式利用流速计算公式可以计算出最低流速值。
常用的公式包括 Manning 公式、柯西公式等，这些公式可以根据管道的具体情况进行选择和应用。
4. 实例分析以下通过一个实例来分析如何计算水在裸管中不结冰的最低流速。
假设某供水管道处于-10°C的低温环境中，管道直径为0.3m，材质为钢铁。
根据Manning公式，流速计算公式为：V = 1.486/n * R^(2/3) * S^(1/2)其中，V为流速，n为Manning系数，R为水的湿周，S为水深。
Manning系数和水深可以根据实际情况进行估算和测量。
通过代入具体数值，可以得到该管道在-10°C环境下的最低流速值为多少，从而确定如何设置水流速来防止结冰。
5. 结论水在裸管中不结冰的最低流速是一个重要的工程计算问题，对于需要水长时间流动的管道和设施，保证其不结冰至关重要。
通过对温度、管道直径和材质等因素的综合考量，并利用流速计算公式，可以得到合适的最低流速值。
保温材料测定装置的设计
保温材料测定装置的设计作者：工聪菅秀洋洋来源：《科技视界》 2014年第21期王聪1 菅秀洋2（1.吉林化工学院，吉林吉林 132022；2.中国石油管道压缩机维修中心，河北廊坊065000）【摘要】本设计以组态王6.52为核心设计人机交换界面，利用此界面实现对现场温度、压力、液位和阀门等参数的实时控制和显示。
系统采用串口通信实现上位机与下位机的数据交换。
利用采集到的数据通过编写程序得到保温材料的绝热系数。
【关键词】组态王；数据采集系统；绝热系数0 引言对不同材料导热系数及热量损失等参数的测定有利于设计出更经济，更环保的绝热保温材料产品[6]。
本文介绍了一种基于组态王的数据采集系统，用来实现对现场参数的实时显示与控制。
为了设计结果的准确性，系统采用4点温度求平均值法来测定稳态时带保温层的裸管外温度、保温层外温度和不带保温层的裸管内温度值。
1 系统设计原理本设计主要由蒸汽发生器、测试管、测量控制仪表及元件和计算机控制四部分组成，裸管与保温层热损失实验装置设计画面如图1所示，蒸汽发生器为一电热沸腾灌，蒸汽压力和温度由计算机控制。
在沸腾灌中产生的蒸汽分别通入两根垂直安装的测试管。
两根测试管依次为裸蒸汽管和固体材料保温管。
测试管内的蒸汽冷凝后，冷凝液流入测试管下部冷凝器的收集管内，少量的蒸汽和不凝性气体由放空阀排除[6]。
在规定的时间内，将冷凝液用收集管收集后再用锥形瓶取出，用天平称重。
以下为设计中用到的主要公式。
裸管向周围无限空间自然对流时的总给热速率为：QT=αTAW(tw-ta)（1）其中αT为管壁外与空气自然对流传热（或给热）系数，单位是W/(m2·K)；AW为裸管外壁面积，单位是m2；tw和ta为裸管外壁温度、空气温度，单位是℃。
为了减少热量损失通常在管外包以保温物质，保温后热损失为：Q′=αT′AW(tw′-ta)（2）其中αT′为包管外壁与空气的自然对流传热系数，单位是W/(m2·K)；tw′为包管外壁温度，单位是℃。
裸管与绝热管传热的实验
实验十 裸管与绝热管传热的实验一、实验目的1．加深对传热过程基本原理的理解；2．掌握解决机理复杂的传热过程的实验研究方法和数据处理方法。
二、实验原理1．裸蒸汽管：当蒸汽管外壁温度T W 高于周围温度T a 时，管外壁将以对流和辐射两种方式向周围空间传递热量。
在周围空间无强制对流的状况下，当传热过程达到定常状态时，管外壁以对流方式给出热量的速度为：)T (T A αQ a W W c c -= (1)管外壁以辐射方式给出热量的速率为：])100T()100T [(A C Q 4a 4W W R -=ϕ (2))T (T A αQ a W W R R -= (3))T ]/(T /100)(T /100)[(T C αa W 4a 4W R --=ϕ (4)因此，管外壁向周围空间因自然对流和辐射两种方式传递的总给热速率为)T (T αA Q )T (T )A α(αQ Q Q Q a W W a W W R C RC -=⇒-+=+= (5)由自然对流给热实验数据整理得出的各种准数关联式为：n a Gr)c(Pr N ⋅= (6)2．固体材料保温管在定常状态下，单位时间内通过该绝热材料层的热量，即蒸汽管加以固体材料保温后的热损失速度率为:d d Ln )T πL(T 2Q λ/d)d Ln(T T πLλ2Q 'WW 'W W '-=⇒'-= (7) 3．空气夹层保温管在工业和实验设备上，除了采用绝热材料进行保温外，也常采用空气零部件层或真空夹层进行保温。
由于两壁面靠得很近，空气在密闭的夹层内自然对流时，冷热壁面的热边界层相互干扰，因而空气对流流动受壁面相对位置和空间形状及其大小的影响，情况比较复杂。
同时，它又是一种同时存在导热、对流和辐射三种方式的复杂传热过程。
因此，工程上采用等效导热系数的概念，将这种复杂传热过程虚拟为一种单纯的导热过程。
用一个与夹层厚度相同的固体层的导热作用等效于空气夹层的传热总效果。
液化天然气(LNG)长距离管道输送技术
液化天然气（LNG）长距离管道输送技术摘要：天然气作为一种高效清洁的能源，在世界能源市场结构中的比例将显著增加。
天然气液化输送相对于气态输送来说，具有很多显著的优点，新材料和新工艺技术的发展使得天然气的液化输送成为可能。
世界天然气地区性贸易的迅猛增长也将有助于降低天然气液化输送的成本。
目前国内LNG的管道输送技术尚处于起步阶段，国外也无很成熟的实践经验。
文章从LNG的特点出发，就LNG的管道输送工艺、经济管径与经济流速、站间距与经济保温层、管材以及LNG管道的预冷与停输技术等方面作了简要介绍。
关键词：长距离；管道；技术经济比较；液化天然气（LNG）；管道输送；经济管径；经济流速；保温层；预冷与停输1 工程概况LNG的管道输送多见于城市调峰装置和油轮装卸设施上，目前尚无采用低温管线长距离输送LNG的实例。
理论研究表明，随着低温材料和设备技术的发展，建设长距离LNG输送管道在技术上是可行的，在经济上也是合理的。
由于LNG 的密度是天然气的600倍，与输气管道比较，输送相同体积的天然气，LNG 输送管的直径要小得多，LNG泵站的费用要低于压缩机站的费用，LNG 泵站的能耗要比压气站的能耗低若干倍。
LNG 输送管道的不足之处是：必须采用价格较贵的镍钢，需要采用性能良好的低温隔热材料，远距离时，需增建中间冷却站。
因此，LNG输送管道的初期投资费用较高。
随着世界能源结构的调整，天然气占世界总能源的比例越来越大。
天然气地区性贸易量也正逐年放大。
LNG长距离管道问题也越来越受到人们的重视，很显然，输量的增加将有助于降低低温管道的投资费用和单位输量的运行管理费用，从而使LNG的长距离管道输送成为可能。
2 LNG管道输送工艺技术2.1LNG 输送工艺LNG 的远距离输送与原油的加热输送工艺类似，管道沿线需建设LNG加压泵站，此外，由于当进入管道的是饱和液体时受热后就要部分气化，成为两相流动。
出现两相流动时将使管道的流量减小，阻力增大，甚至还会产生气塞现象。
裸管与绝热管传热的实验
实验十 裸管与绝热管传热的实验一、实验目的1．加深对传热过程基本原理的理解；2．掌握解决机理复杂的传热过程的实验研究方法和数据处理方法。
二、实验原理1．裸蒸汽管：当蒸汽管外壁温度T W 高于周围温度T a 时，管外壁将以对流和辐射两种方式向周围空间传递热量。
在周围空间无强制对流的状况下，当传热过程达到定常状态时，管外壁以对流方式给出热量的速度为：)T (T A αQ a W W c c -= (1)管外壁以辐射方式给出热量的速率为：])100T()100T [(A C Q 4a 4W W R -=ϕ (2))T (T A αQ a W W R R -= (3))T ]/(T /100)(T /100)[(T C αa W 4a 4W R --=ϕ (4)因此，管外壁向周围空间因自然对流和辐射两种方式传递的总给热速率为)T (T αA Q )T (T )A α(αQ Q Q Q a W W a W W R C RC -=⇒-+=+= (5)由自然对流给热实验数据整理得出的各种准数关联式为：n a Gr)c(Pr N ⋅= (6)2．固体材料保温管在定常状态下，单位时间内通过该绝热材料层的热量，即蒸汽管加以固体材料保温后的热损失速度率为:d d Ln )T πL(T 2Q λ/d)d Ln(T T πLλ2Q 'W W 'W W '-=⇒'-= (7) 3．空气夹层保温管在工业和实验设备上，除了采用绝热材料进行保温外，也常采用空气零部件层或真空夹层进行保温。
由于两壁面靠得很近，空气在密闭的夹层内自然对流时，冷热壁面的热边界层相互干扰，因而空气对流流动受壁面相对位置和空间形状及其大小的影响，情况比较复杂。
同时，它又是一种同时存在导热、对流和辐射三种方式的复杂传热过程。
因此，工程上采用等效导热系数的概念，将这种复杂传热过程虚拟为一种单纯的导热过程。
用一个与夹层厚度相同的固体层的导热作用等效于空气夹层的传热总效果。
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裸管和绝热管传热实验仪CEA—H02型说明书一、用途与特点CEA－H02型裸管和绝热管传热实验仪适合于设有化学、应用化学、化工和轻工等专业各类学校，供化工实验室教学实验之用。
本仪器是最新设计的小型化学工程实验装置，具有箱式整体结构、轻巧美观、性能可靠和使用方便等特点。
本仪器由裸管、固体材料保温管和空气夹层保温管三部分组成。
蒸气发生器采用电加热并由控压仪控制压力恒定，性能安全可靠。
本实验仪可供实验的主要内容：（1）观察和比较裸管、固体材料保温管和夹层保温管散热速度的在，以及影响散热速率的主要因素。
（2）实验测定裸管向周转空间总的放热系数，固体保温材料的导热系数，以及空气夹层或真空夹层保温管的有效导热系数。
二、技术指标（1）外形尺寸：1000mm（W）×290mm（D）×1000mm（H）（2）加热功率：2kW（3）工作压力：常压（4）操作温度：100℃（5）控压精度：1±mm（水柱）（6）测温精度：±0.5℃三、主要设备及其规格（1）蒸汽发生器1台水箱尺寸：300mm（W）×120mm（D）×200mm（H）加热管：Ф116mm，L230mm升汽管：Ф60×3mm汽包：Ф60×3mm（2）裸管1支材质：黄铜管径：Ф12×1.5mm测试段长度：800mm（3）固体材料保温管内管管径：Ф12×1.5mm（紫铜管）外管管径：Ф50×4.6mm（ABS）保温材料：粒状珍珠岩测试段长度：800mm图1裸管和绝热管传热实验仪的装置流程1. 控压仪；2. 控压探头；3. 单管水柱压力计；4. 裸管；5. 固体材料保温管；6. 空气夹层保温管；7. 放空阀门；8. 蒸汽包；9. 蒸汽发生器；10. 注水槽；11. 液位计；12. 数字电压表；13. 转换开关；14. 冷阱；15. 热电偶。
（4）夹层保温管内管管径：Ф12×1.5mm（黄铜）内管管径：Ф33.3×3.25mm（镀铬钢管）测试段长度：800mm（5）蒸汽压力控制仪1台控压范围：0～300mm（水柱）控压精度：±5.0mm（水柱）（6）单管水柱压差计1支材质：无机玻璃量程：500mm（7）注水槽1支材质：有机玻璃规格：Ф150×5mm H120mm（8）测温仪1台感温元件：铜－康铜热电偶数字电压表：0－20mV±10 V（9）琴键开关四、装置流程与使用方法本实验仪的装置流程如图1所示。
将仪器旋转在平稳的实验台上，并使各测试管保持垂直。
首先将软水由注水槽加入蒸汽发生器内，加入量约为蒸汽发生器上部汽化室总高度的50～60%，器内液面切勿低于下部加热管的上沿。
器内液面高度可通过液位计观察。
然后，将蒸汽包上方放空阀微开，同时根据需要将控压探头旋转在单管压差计内适当的高度。
最后，接通电源，打开控制器，即可加热。
当蒸汽达到预定压力后，将各测试管底部的放空阀全部打开，使蒸汽完全充满各测试管后（底部放空阀有大量蒸汽排出），关闭放空阀，待各测温点的温度稳定后，即可开始记录实验数据。
实验结束，在停止加热前应将全部放空阀打开，以防倒吸。
五、实验室工作条件（1）电源：单相2200V50Hz2KW（2）软化水或蒸馏水（3）实验台：＞1100mm(W)×400mm(D)×800mm（H）（4）量筒和秒表等（5）设备要求接地保护六、装箱清单（1）仪器1台（2）说明书1份检验合格证装配：检验：出厂日期：年月日CEA —H02型 实验指导书一、实验目的蒸汽管道置于空间时，管表面由于自然对流和热辐射向周转空间散发出热量。
这种传热现象造成蒸汽输送管道的热损失，反之，在日常生活中的暖气设备却利用这种传热过程进行室内取暖。
前者为了减少热损失，应尽量抑制传热过程；后者却需设法强化这种热量传递过程。
研究蒸汽管道向周转无限空间的热量传递过程，有着很大的实际意义。
无论在理论上或实验上，许多学者都进行过大量的研究。
但是，对这种传热过程规律性的认识，主要还是依靠实验研究。
为了抑制蒸汽管道的热损失，需研究各种绝热保温的方法和绝热性能良好的保温材料，这种研究也是基于实验观察和测量。
本实验采用一组垂直安装的蒸汽管，其中有裸蒸汽管、固体材料保温的蒸汽管和空气或真空夹层保温的蒸汽管，实验测定这三种蒸汽管的热损失速度、裸蒸汽管靠空间的给热系数、固体保温材料的异热系数和空气（或真空）夹层保温管的等效导热系数。
通过实验加深对传热过程基本原理的理解，进而掌握解决机理复杂的传热过程的实验研究和数据处理方法。
二、实验原理1. 裸蒸汽管如图1所示，当蒸汽管外壁温度w T 高于周转空间温度a T 时，管外壁将以对流和辐射两种方式向周转空间传递热量。
在周转空间无强制对流的状况下，当传热过程达到定常状态时，管外壁以对流方式给出热量的速度为图1 裸蒸汽管外壁向空间给热时的温度分布()a w w c c T T A Q -=α （1）式中 w A ——裸蒸汽管外壁总给热面积，m 2；c α——管外壁向周转无限空间自然对流时的给热系数，W ·m2-·K1-。
管外壁以辐射给出热量的速率为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=44100100aw w RT T A C Q ϕ （2）式中： C ——总辐射系数；ϕ——角系数；若将（2）式表达为与（1）式类同的形式，则（2）式可改写为()a w w R R T T A Q -=α （3）对比（2）（3）两式可得aw aw RT T T T C -⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=44100100ϕα（4）式中R α称为管外壁向周转无限空间辐射的给热系数，W ·m2-·K1-。
因此，管外壁向周转空间因自然对流和辐射两种方式传递的总给热速率为R C Q Q Q += （5） ()()a w w RC T T A Q -+=αα （6）令R C ααα+=，则裸蒸汽管向周转无限空间散热时的总给热速率方程可简化表达为()a w w T T A Q -=α （7）式中α称为壁面向周转无限空间散热时的总给热系数，W ·m2-·K1-。
它表征在定常给热过程中，当推动力K T T a w 1=-时，单位壁面积上给热速率的大小。
α值可根据（7）式直接上实验测定。
由自然对流给热实验数据整理得出的各种准数关联式，文献中已有不少记载。
常用的关联式为()n rr a G P c N ⋅= （8）该式采用()a wm T T T +=21为定性温度，管外径d 为定性尺寸，式中：努塞尔准数λadN u =普兰特准数λμp r C P =格拉斯霍夫准数()223μβρaw r T T g d G -=上列各准数中λ、ρ、μ、p C 和β分别为定性温度下的空气异热系数、密度、粘度、定压比热容和体积膨胀系数。
对于竖直圆管，（8）式中的c 和n 值： 当23105101⨯-⨯=⋅-r r G P 时，18.1=C ，81=n ；72102105⨯-⨯=⋅-r r G P 时，54.0=C ，41=n ；127101102⨯-⨯=⋅r r G P 时，135=C ，31=n 。
2. 固体材料保温管如图2所示，固体绝热材料圆筒壁的内径为d ，外径为d '，测试段长度为L ，内壁温度为w T '，外壁温度w T '，则根据导热基本定律得出，在定常状态下，单位时间内通过该绝热材料层的热量，即蒸汽管加以固体材料保温后的热损失速度率dd LnT T L Q w w ''-=λπ2 （9）式中d 、d '和L 均为实验设备的基本参数，只要实验测得w T 、w T '和Q 值，即可按上式得出固体绝热材料导热系数的实验测定值，即()dd LnT T Q ww''-=πλλ2 （10）图2 固体材料保温管的温度分布 图3 空气夹层保温管的温度分布3. 空气夹层保温管在工业和实验设备上，除了采用绝热材料进行保温外，也常采用空气零部件层或真实夹层进行保温。
如图3所示，在空气夹层保温管中，由于两壁面靠得很近，空气在密闭的夹层内自然对流时，冷热壁面的热边界层相互干扰，因而空气对流流动受两壁面相对位置和空间形状及其大小的影响，情况比较复杂。
同时，它又是一种同时存在导热、对流和辐射三种方式的复杂的传热过程。
对这种传热过程的研究，一方面对其传热机理进行探讨，另一方面从工程实用意义上考虑更重要的是设法确定这种复杂传热过程的总效果。
因此，工程上采用等效导热系数的概念，将这种复杂传热过程虚拟为一种单纯的导热过程。
用一个与夹层厚度相同的固体层的导热作用等效于空气夹层的传热总效果。
由此，通过空气夹层的传热速率则可按导热速率方程来表达，即()ww w fT T A Q '-=δλ （11） 式中 f λ——等效导热系数，W ·m 1-·K1-；δ——夹层的厚度，m ；w T —w T '——空气夹层两边的壁面温度，K 。
对于已知d 、d '、L 的空气夹层管，只要在定常状态下实验测得Q 、w T 和w T '，即可按下式计算得到空气夹层保温管的等效导热系数；()dd LnT T L Q mw f''-=πλ2 （12）真空夹层保温管也可采用上述类同的概念和方法，测得等效导热系数的实验值。
对于空过空气夹层的热量曾有不少学者进行过大量的实验研究，并将实验结果整理成各种准数关联式。
下列为其中一种形式：()n f Grc ⋅=Pr /λλ （13）当103＜()r r G P ＜106时，=c 0.105，n ＝0.3 当103＜()r r G P ＜1010时，=c 0.40，n ＝0.3 该关联式以()ww m T T T '-=21为定性温度，夹层厚度δ为定性尺寸。
式中λλ/f为等效导热系数与空气的真实导热系数之比值。
4. 热损失速率不论是裸蒸汽管还是有保温层的蒸汽管，均可由实验测得的冷凝液流量s m ，kg ·s 1-求得总的热损失速率r m Q s t = （14）式中 r ——蒸汽的冷凝热，J ·kg1-。
对于裸蒸汽管，由实测冷凝液流量按上式计算得到的总热损失速率t Q ，即为裸管全部外壁面（包括测试管壁面、分液瓶和连接管的表面积之和）散热时的给热速率f Q ，应由保温测试段和裸露的连接管与分液瓶两部分造成的。
因此，保温测试段的实际给热速率Q 按下式计算：0Q Q Q t -= （15）式中0Q 为测试管下端裸露部分所造成的热损失速率。