保温节能的热力学分析及工程应用
热力学理论在建筑节能中的应用研究
热力学理论在建筑节能中的应用研究随着人们对环保和能源利用的重视，建筑节能成为了一个越来越受重视的话题。
为了更好地利用能源，热力学理论在建筑节能中的应用研究已经成为了一个不容忽视的领域。
1. 热力学的基础理论热力学是研究热、能量和它们对物质的影响的学科。
其基本概念是能量、热量和功。
热力学第一定律描述了能量的守恒，并表达了能量的各种转换形式之间的关系；热力学第二定律则取决于温度和热量的流动方向，描述了热量流动的物理实现。
2. 热力学在建筑节能中的应用将热力学的理论应用于建筑节能中，有许多方面可以发掘。
其中包括建筑的绝热性能、建筑冷热负荷计算、可再生能源等等。
2.1 绝热性能建筑的绝热性能对节能有着非常重要的作用。
在建筑设计中，可以采用“外绝热，内保温”的原则来实现节能。
通过选用合适的建筑材料，比如说聚氨酯、岩棉等，使得建筑物在冬季减少热量损失，在夏季减少冷气的损失，以避免不必要的能源浪费。
此外，还可以加强门窗的密封性，减少能量的耗散，以提高能量的利用效率。
2.2 建筑冷热负荷计算在建筑节能中，建筑冷热负荷的计算对于制定方案、选择合适的设备和措施都非常重要。
冷热负荷计算的目的是根据建筑物的用途和环境条件，合理地安排通风、供暖、空调等设备的运行模式，确保在整个建筑物内能够达到舒适的温度和湿度。
热力学可以用来计算建筑物在不同环境条件下的冷热负荷，而节能技术可以帮助我们将已计算得到的数据转化为最优的操作方案。
2.3 可再生能源热力学的基本原理使得它可以很好地应用于可再生能源的研究。
可再生能源的利用需要解决很多问题，比如如何有效转换能量、如何储存能量等。
热力学的技术可以使我们更好地理解能量的特性，使得我们能够更加有效地利用可再生能源来提高建筑的节能效果。
比如，太阳能板的设计可以利用热力学的理论，将太阳能转化为热能，通过建筑物的管道输送到所需的地点，具有极高的能量利用率。
3. 结论热力学作为一种基本科学，具有广泛的应用领域，尤其是在建筑节能中的应用研究上，其作用不可忽视。
热力学知识：热力学在能源工程中的应用
热力学知识：热力学在能源工程中的应用热力学是物理学中讨论能量转化和冷热力学的分支学科，对于能源工程有着很重要的应用。
在能源工程中，热力学的应用主要集中在热动力系统、能量转换、能源利用、以及热传导等方面。
本文将深入探讨热力学在能源工程中的应用。
一、热动力系统热动力系统是指以热量作为能源的系统。
例如，燃料电池是一种以氢气或其他燃料为能源，利用催化剂使氢气与氧气反应产生电能的热动力系统。
热力学中的热力循环理论和转化效率的计算方法是研究热动力系统的关键。
1.1热力循环热力循环是指在固定的压强条件下，通过改变温度和热量的变化，使工质发生状态变化的过程，包括了热力循环与热力过程。
常见的热力循环有卡诺循环、布雷顿循环、塔布德循环、克劳修斯-克拉佩隆循环等。
卡诺循环是热力学理论中最重要的循环之一，它的特点在于通过两个等温过程和两个等熵过程，达到极限转化效率。
卡诺循环的核心概念在于热机的效率受到热源温度和冷源温度之间的温度差的限制。
如果能够使热机在工作过程中尽可能少地浪费热能，那么最终的效率就会更高。
因此，卡诺循环更像是一个理想化的循环，它可以作为其他实际热力循环效率的上限进行参考，对于热动力系统的研究有着重要的意义。
1.2转化效率对于任何热动力系统的热力循环过程，都需要考虑它的转化效率。
转化效率通常用燃料利用效率、终端高温效率、终端低温效率等参数进行评估。
燃料利用效率是指燃料的有效利用程度，它是衡量热力系统能否将燃料的能量全部转化为可利用的机械或电能的重要参数。
终端高温效率是指工质的最高温度与热源温度之差与工质最高温度之比，这个参数关系到热力循环中采用什么样的热源和冷源，以及工质的热容和热导率等。
终端低温效率是指固定的低温热源下，热力系统的最高输出功率与工质工作能力之比，它主要由工质的低温下的热容和热导率决定。
二、能量转换能量转换是指将一种形式的能量转换成另一种形式的过程。
在能源工程中，利用热力学原理进行能量转换非常常见。
热力学在工程领域的应用
热力学在工程领域的应用热力学是一门研究能量转化与传递的学科，广泛应用于工程领域。
在工程设计和优化中，热力学的应用可以帮助工程师们更好地理解和控制能量的流动，提高能源利用效率，降低能源消耗，实现可持续发展。
本文将从热力学在热力系统设计、能源转换和节能减排方面的应用等几个方面进行探讨。
首先，热力学在热力系统设计中扮演着重要的角色。
在热力系统设计中，工程师需要考虑能量的传递、转化和损失等问题。
热力学可以提供一种分析和优化热力系统的方法。
例如，在锅炉设计中，热力学可以帮助工程师确定合适的燃料选择、燃烧过程控制和余热回收等措施，以提高锅炉的热效率。
此外，热力学还可以用来分析和优化蒸汽发生器、换热器、压缩机等热力设备，以实现能量的高效转化。
其次，热力学在能源转换中也有着重要的应用。
能源转换是将一种形式的能量转化为另一种形式的过程。
热力学可以帮助工程师们理解和控制能源转换的过程，以提高能源利用效率。
例如，在汽车发动机中，热力学可以用来分析和优化燃烧过程、热能转化效率和废热回收等关键问题。
通过热力学的应用，工程师们可以设计出更加高效和环保的汽车发动机，减少燃料消耗和尾气排放。
另外，热力学在节能减排方面也发挥着重要的作用。
随着全球能源需求的不断增长和能源供给的日益紧张，节能减排成为了当今社会的重要课题。
热力学可以帮助工程师们分析和优化能源系统，以降低能源消耗和环境污染。
例如，在建筑领域，热力学可以用来分析和优化建筑物的热工性能，以减少能源消耗和碳排放。
通过热力学的应用，工程师们可以设计出更加节能和环保的建筑物，为可持续发展做出贡献。
除了上述几个方面，热力学在工程领域还有许多其他的应用。
例如，在化工工程中，热力学可以用来分析和优化化学反应过程、蒸馏塔的设计和操作等问题。
在能源储存和转运领域，热力学可以帮助工程师们分析和优化电池、燃料电池、热泵等能源储存和转运设备。
此外，热力学还可以应用于材料科学、环境工程、电力系统等多个领域。
热力学在节能领域中的应用
热力学在节能领域中的应用热力学是一门研究物质的能量和转化的科学。
随着人们对环境保护和可持续发展的意识不断深化，热力学逐渐成为了节能领域中非常重要的一项科学知识。
在工业、建筑、交通等领域，热力学都有着广泛的应用，因而热力学的优化设计可以帮助减少能源消耗，实现节能减排的目的。
一、热力学在建筑节能中的应用在建筑节能中，热力学的应用主要是在建筑外墙隔热系统和建筑能量评价方面。
首先，建筑外墙隔热系统的设计需要考虑热传导、辐射、对流等因素，以确保系统隔热性能。
根据热力学的理论，采用一定厚度和具有较低热导率的材料制作外保温层，可以达到良好的隔热效果。
其次，建筑能量评价需要考虑建筑的热平衡，主要指建筑内部的热交换与外部环境之间的热交换。
通过热力学的分析方法，可以计算出建筑的热损失量，采用节能措施如外保温等，能够减少热损失，从而达到节能目的。
二、热力学在工业节能中的应用在工业生产中，热力学的应用范畴更广，主要包括过程工业和能源工业两大方面。
过程工业是指热力学应用于工业生产过程中的能量转化、物质转移、传热传质等操作，如化工、食品加工、金属加工等。
在过程工业中，通过对能量流、物质流等进行热力学分析，可以优化工艺流程，减少能源消耗，达到节能的目的。
例如，采用余热回收技术可以将废热再次利用，减少能源的浪费。
能源工业主要是指热力发电、热力制冷、热力储能等产业。
在这些产业中，热力学的应用非常广泛。
例如，在热力发电中，通过热力学的分析，可以优化燃烧过程，提高热能利用率。
在热力制冷中，可以通过制冷剂的选择和系统设计，实现低温制冷，减少能源的消耗。
在热力储能中，通过采用储热材料或热泵技术，储存低价热能或太阳能等资源，达到节能减排的目的。
三、热力学在交通节能中的应用交通运输领域是国家能源消耗的重要领域之一，也是减少排放的重要途径之一。
热力学在交通节能中的应用主要涉及发动机效率的提高、动力系统优化等领域。
其核心是通过分析车辆动力学和热力学原理，设计出更加高效的发动机和动力系统，实现能量的高效利用。
热学在建筑节能和绿色建筑中的应用与示范
热学在建筑节能和绿色建筑中的应用与示范近年来，随着人们对环境保护和可持续发展的关注不断增加，建筑节能和绿色建筑成为了一个热门话题。
而热学作为物理学的一个重要分支，正发挥着重要的作用，为建筑节能和绿色建筑提供了有效的解决方案。
本文将探讨热学在建筑节能和绿色建筑中的应用与示范。
首先，热学在建筑节能中的应用是十分广泛的。
通过热学分析，我们可以了解建筑中的热传导、热辐射和热对流等热现象，从而找到节能的潜力和改进的方向。
例如，在建筑外墙的保温设计中，热学分析可以帮助我们选择合适的保温材料和保温层厚度，以减少热传导损失。
此外，热学还可以用于分析建筑中的热桥问题，通过合理设计和施工来避免热桥的形成，减少能量的浪费。
其次，热学在绿色建筑中的应用也是非常重要的。
绿色建筑追求的是资源的可持续利用和环境的保护，而热学可以提供一系列的技术手段来实现这一目标。
例如，在建筑的 passivhaus 设计中，热学分析可以帮助我们确定建筑的热量需求，并通过合理的能源供应系统来满足这一需求，减少对传统能源的依赖。
此外，热学还可以用于太阳能的利用，通过热水和空调系统的设计，将太阳能转化为可用的能源，减少对传统能源的消耗。
除了在理论上的应用，热学在建筑节能和绿色建筑中的示范也是非常重要的。
通过一些典型的建筑示范项目，可以向人们展示热学在实际应用中的效果和潜力，从而推动整个行业的发展。
例如，德国的 passivhaus 系统就是一个非常成功的示范项目，它通过严格的热学分析和设计，实现了建筑的极低能耗和高效热舒适性。
这样的示范项目不仅可以为其他建筑提供借鉴，还可以激发人们对绿色建筑的兴趣和认识。
然而，尽管热学在建筑节能和绿色建筑中的应用和示范已经取得了一定的成绩，但仍然存在一些挑战和问题。
首先，热学分析和设计需要专业的知识和技能，而这在一些地区和行业中可能缺乏。
因此，提高人们的热学意识和能力是一个重要的任务。
其次，热学分析和设计需要大量的数据和计算，而这在一些地方可能存在困难。
热力技术在建筑节能中的应用研究
热力技术在建筑节能中的应用研究随着人们意识到节能环保的重要性，各种节能技术开始在实际建筑中得到广泛应用。
而热力技术作为一种关键的节能技术之一，也在建筑节能中得到了越来越多的应用。
热力技术是指利用热的物理性质进行能源的转换和传递的技术。
在建筑节能中，热力技术主要是将热能从一个地方传递到另一个地方，以满足建筑物的供暖、供冷、热水等需求。
在建筑节能中，热力技术主要有以下几种应用：一、地源热泵系统地源热泵系统是一种利用地下能量进行供暖、供冷和热水的高效节能系统。
该系统通过地质热能交换器将地下的热能传递到建筑物内部，实现了低能耗、高效率的供暖、供冷和热水。
相较于传统的供暖系统，地源热泵系统因其能源利用效率高、污染排放少、运行成本低等优点，成为近年来较为流行的节能供暖解决方案。
二、太阳能集热系统太阳能集热系统利用太阳辐射对水或空气进行加热，然后将热能输送到建筑物内部进行供暖、供热和热水。
该系统由太阳能集热器、热水储存器、输送管道、热交换器等组成，具有节能、环保、经济、安全等优点。
据统计，太阳能集热系统的能效比可达到3-6，相关的技术设备也因此得到广泛应用。
三、地暖系统地暖系统是一种利用地面传输热能进行供暖的技术。
通过将热水或蒸汽通过织物管道输送至建筑物地面进行散热，实现了提高室内舒适度的同时降低了能源消耗。
地暖系统因其能够在冬季提供温暖的地板和环境、使空气温度和质量得到更好的控制等优点，被越来越多的建筑物采用。
四、余热回收系统余热回收系统是一种通过把减少减少生产或者其他过程中，废物产生的热能捕获并回收利用的系统。
该系统在节能和环境保护方面有突出的优点，能够显著降低供用能的成本，从而为企业创造更多的价值。
余热回收抽汽系统、余热回收烟气发生器、余热回收换热器等都是现实应用中较为常见的技术设备。
以上四种热力技术在建筑节能中的应用都已经较为成熟，且效果较为显著。
在现今这个能源短缺、环保建设日益深入的时代，热力技术的不断完善和提高，也给广大人们生活和工作带来了更大的福利。
探索热学在建筑能源管理中的应用
探索热学在建筑能源管理中的应用在当今社会，能源管理已成为建筑领域中至关重要的一环。
随着能源消耗的不断增长以及对环境可持续性的关注日益加深，如何有效地管理和利用能源成为了建筑行业所面临的重大挑战。
热学作为物理学的一个重要分支，为建筑能源管理提供了丰富的理论基础和实用的技术手段。
热学的基本原理在建筑能源管理中的应用是多方面的。
首先，热传导的知识在建筑保温隔热方面起着关键作用。
我们知道，热量会从温度高的区域向温度低的区域传递。
在建筑物中，如果墙体、屋顶和窗户等部位的隔热性能不佳，大量的热量就会在冬季向外散失，而在夏季则会有过多的热量传入室内。
因此，选择合适的隔热材料，如岩棉、聚苯乙烯泡沫板等，可以有效地减少热传导，降低能源消耗。
热对流也是一个需要考虑的重要因素。
在建筑中，空气的流动会导致热量的交换。
合理设计通风系统，利用自然通风和机械通风相结合的方式，可以在保持室内空气质量的同时，控制室内温度，减少空调和采暖系统的运行时间。
例如，通过设置通风口、风道和排风扇等，可以促进空气的流通，提高室内的舒适度，降低能源需求。
热辐射同样对建筑能源管理有着显著的影响。
太阳辐射是建筑物获取热量的一个重要来源，尤其是在夏季，过多的太阳辐射会导致室内温度升高。
因此，采用遮阳设施，如遮阳篷、百叶窗等，可以有效地减少太阳辐射进入室内，降低空调负荷。
同时，在冬季，合理利用太阳辐射可以为室内提供一定的热量，减少采暖需求。
在建筑能源管理中，热学原理还体现在能源系统的设计和运行上。
例如，在采暖系统中，热水的循环和热量的分配需要遵循热学规律，以确保每个房间都能得到合适的热量供应。
同样，在空调系统中，制冷剂的压缩和膨胀过程也涉及到热学原理，通过优化这些过程，可以提高系统的能效比，降低能源消耗。
建筑的朝向和布局也与热学密切相关。
坐北朝南的建筑布局在我国大部分地区都较为常见，这是因为这样的布局可以在冬季获得更多的太阳辐射，而在夏季减少太阳直射。
热力学循环与工程应用热力学循环在工程中的应用
热力学循环与工程应用热力学循环在工程中的应用热力学循环与工程应用热力学循环是热力学理论的一个重要应用领域，它在工程中有着广泛的应用。
热力学循环是指热量以一定方式在系统内部转移的过程，常见的热力学循环包括卡诺循环、布雷顿循环、朗肯循环等。
这些循环在不同的工程领域中发挥着重要的作用。
第一节：卡诺循环及其应用卡诺循环是热力学循环的理想模型，由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩等过程组成。
它是理想引擎的理论极限，也是其他热力学循环的基础。
工程中常用卡诺循环来描述汽车发动机、蒸汽轮机等热能转换装置的工作过程。
卡诺循环的高效性使得它成为了评估其他循环的标准，工程师们可以通过比较不同循环和卡诺循环的效率来选择最合适的方案。
第二节：布雷顿循环及其应用布雷顿循环是一种由逆卡诺循环和等容过程组成的热力学循环。
它是蒸汽动力发电厂和柴油发动机的基本循环模型。
布雷顿循环利用蒸汽的热能转化为机械能，然后再将机械能转化为电能。
在电力工程领域，布雷顿循环是最常见的热力学循环之一，工程师们通过对循环过程的优化，提高发电厂的效率和可靠性。
第三节：朗肯循环及其应用朗肯循环是一种由等温膨胀、绝热膨胀、等容压缩和绝热压缩等过程组成的热力学循环。
它是内燃机的基本循环模型，常见于汽车发动机和飞机发动机中。
朗肯循环通过燃烧燃料使气体膨胀产生功，将化学能转化为机械能。
在工程中，优化朗肯循环的效率和性能是提高内燃机工作效率的关键。
第四节：其他热力学循环的工程应用除了卡诺循环、布雷顿循环和朗肯循环，还有许多其他热力学循环在工程中得到应用。
例如，开放式循环在海上风电场中用于利用海洋能源，闭式循环在空调设备中用于实现制冷效果。
这些循环根据不同的工程需求和环境条件，在设计和优化时需要考虑循环效率、能耗等因素。
结论：热力学循环在工程应用中发挥着重要作用，通过对不同循环的优化和选择，可以提高能源利用效率，减少能源浪费。
工程师们在应用热力学循环时需要深入理解各个循环的特性和性能，灵活运用热力学理论，以满足工程需求。
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保温节能的热力学分析及工程应用陈肖 201530110075 陈福康 201530110097摘要我国热力输送系统的现状是输送系统热效率低，保温技术落后，浪费能源现象严重。
因此，相对于简单的从减少散热量的方面来考虑，以热力学第二定律为基础，分析保温节能中保温层所引起的热力系统的㶲损来进行的设计更为精确有效。
同时从㶲经济学原理出发，提出了从收益的角度对热力管道及保温层进行设计，得到了热力管道及其保温层的年净收益方程，再对其进行计算，得到最佳管径和保温层厚度的计算式。
AbstractHeat transfer system in our country the status of conveyor system thermal efficiency is low, insulation technology backwardness, serious waste energy phenomenon. Therefore, compared with the simple from the aspects of reducing heat, on the basis of the second law of thermodynamics, the analysis of thermal system caused by thermal insulation layer of heat preservation and heat insulation exergy loss for the design of more accurate and effective. From exergy economics principle at the same time, put forward from the Angle of income heat pipe and design of insulation layer, the annual net income of heating pipeline and its insulation layer equations, again carries on the calculation, the calculation formula of optimal pipe diameter and insulation layer thickness关键词：保温节能、热力学第二定律、㶲、最佳管径及保温层厚度引言：作为节能措施之一的隔热保温技术广泛应用于建筑、机械、冶金、动力和化工等工程领域。
传统的热力学第一定律分析此类问题的方法具有一定局限性,它只反映了能量在“量”上的关系,而没能揭示出能量在“质”上的差异,因而导致在节能技术改造中抓不住关键所在。
由此,热力学第二定律中的㶲作为一个将“量”与“质”结合起来评价能量价值的物理量,改变了人们对能的性质、损失、转换效率等传统的看法,深刻揭示了能量转换过程中热能变质退化的本质。
传统的保温节能的设计都是从减小费用的角度来确定最佳的热力管道管径或保温层厚度，而本文基于成本变化对费用方程进行分析,探讨收益方程的计算方法，从增加收益的角度来进行热力管道及其保温层的同步设计。
于是，本文在对保温节能进行热力学第二定律分析的基础上，从㶲的方向出发，提出了从收益的角度对热力管道及其保温层进行同步设计，并在考虑管内对流换热的条件下，得到热力管道及其保温层的年净收益方程及其最佳管径和保温层厚度的计算式。
1.保温节能的热力学第二定律分析1.1保温节能的㶲分析本文考察如图1.1所示的管内介质输送过程，设介质质量流量为G(kg·s-1)，温度为T，环境温度为 T0，热力管道内径为 D i，外径为D o，保温层外径为D S。
假定管内流动过程和通过保温层的散热过程都处于稳定状态,考虑到管壁较薄且导热性能好，管壁导热热阻可忽略不计,物性为常数。
图1.1热力管道及其保温层根据热力学第二定律管内介质的比㶲e 可表示为：e=h-h 0-T 0(s-s 0) （1-1）如果e=f(T,P),则有：dP P e dT T e e T P )/()/(d ∂∂+∂∂= （1-2）上式中，h 、s 分别为介质的比焓（J/kg ）和比熵（J/kg ·K ），P 为介质压力，单位为Pa ，下标“0”表示环境状态。
由基础热力学知识，有下列关系成立：p P Tc )h (=∂∂ （1-3） Tc T P P =∂∂)s ( （1-4） TP h T T f T P ν-∂∂=∂∂)(1)e ( （1-5） 由（1-1）式中有： P P P Ts T T h T )()()e (0∂∂-∂∂=∂∂ （1-6） 把（1-3）（1-4）式代入（1-6）式中得到：)1()e 0TT c T P P -=∂∂（ （1-7） 又由（1-1）式中对P 取偏微分并结合（1-5）式得： ])(1[)(e (0TP h T T P h P f T T T ν-∂∂-∂∂=∂∂） （1-8）式中，f ρ为介质的密度（kg/m 3）。
把（1-7）、（1-9）式代入（1-2）式得：dP TT dT T T c f P ρ00)1(de +-= （1-10） 对如图5.1所示的保温管道，取长为dX 的微元体，由㶲平衡得：式中，w T 为管壁温度（K ），E 为介质的㶲（W ），Q 为散热量（W ）。
把（1-10）式代入（1-11）可得：由上式可见，管内介质的㶲损失主要由两部分组成，第一部分是由散热引起的热量㶲损失；第二部分是由于粘性流动引起的㶲损失。
同理由保温层导热引起的㶲损失C E d 为：式中，S T 为保温层外表面温度（K ）。
由保温层外表面对流换热引起的㶲损失s dE 为：于是，对单位长度的热力管道，整个散热过程的㶲损失 l E 由（1-12）至（1-14）式相加得：式中，l q 为单位长度管道的散热量（W/m ）。
从上式可看出，对于单位长度管道因散热引起的热量㶲损失 lq E由上式可以得到，在损失相等热量的情况下，温度高的热介质所损失的做功能力较大即热量㶲损失大 。
1.2从㶲的角度看允许最大散热损失在 GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中，规定了不同表面温度所允许的最大散热损失，从该通则中可看出，表面温度愈高，所允许的最大散热损失愈大。
例如对表面温度分别为 200℃和 600℃的平壁来说，允许最大散热损失分别为140W/m 2和 296W/m 2。
从数量上296W/m 2仅仅是 140W/m 2的 2.11 倍，但是从㶲的角度看，在假定介质温度和表面温度近似相等，环境温度为20℃的情况下，600℃的 296W/m 2与 200℃的 140W/m 2相比，却是：上式说明损失的做功能力即㶲损比其散热损失数量上相差的倍数大得多。
因此对工程上温度较高的做功介质，对它们的散热应着重从㶲的角度考虑。
如果以 200℃的热介质所允许的最大散热损失 140W/m 2所对应的㶲损（53.3J ）作为热能损失基数，我们可以求出 200℃以上热介质允许最大散热损失与 200℃介质的允许最大散热损失相差的倍数2ε及其对应的做功能力损失相差的倍数1ε如图1.2所示：1.2不同介质温度时最大散热损失和做功能力损失的比较从图中可以看出，随着介质温度的升高，做功能力损失相差的倍数和允许最大散热损失相差的倍数的差异越来越大，且两者随介质温度的升高近似呈线性增大。
这就说明工程上温度较高的做功介质，对它们的散热应着重从㶲的角度考虑。
1.3热力管道及其保温层的㶲经济分析在工程实际中，由于热介质的温度不同，所携带的热能品位也不相同，热介质的温度愈高，热能品位和做功能力愈大。
所以，对不同介质参数的管道进行保温，在节约了相同数量热能的条件下，虽然从所节约的热能量的方面看经济效果是相同的，但是从所节约的热能质的方面看经济效果又是不同的。
无保温层且忽略管壁导热热阻时，单位长度管道的散热损失0l q 为： )(1)(1000i i s l h D h D T T q ππ+-= （1-17） 式中，s h 为管道外表面对流换热系数（W/m 2·K ），i h 为管内对流换热系数（W/m 2·K ）。
式中，f λ为介质的导热系数（W/m -1·K -1），f μ为介质动力粘度（Pa ·s ），f Pr 为介质普朗特数。
有保温层时，单位长度管道的散热损失为：计算，w为室外风速。
假定管道年运行时间为τ，则由于加保温层后单位长度管道年节约的热量㶲价值Q B 为：（1-19）式中，q c 为热㶲价格（元/J ）。
对于单位长度管道，由于黏性流动所引起的管内流动㶲损失p e 为其中，f u 为介质流速（m ·s -1），ζ为介质流动摩擦阻力系数，在管考虑到流动㶲损失实际上就是泵或风机功率消耗，由机械功来补偿，因而存在机械功和㶲的折算系数η，一般有η=3～5，本文取η=4。
于是由（1-20）～（1-22）式得单位长度管道年流动㶲损失费用若保温结构价格为s c 元/m 3，管子材料价格为t c 元/kg ，则单位长度管道和保温结构的年成本费用s B为：式中，t ρ为管材密度（kg ·m -3），J 为投资贷款年分摊率，可按下式计算：]1)1/[(])1([-++=n n i i i J （1-25） 式中，n 为投资偿还年限，i 为投资年利率。
对于热力管道，其保温的年净收益等于管道保温年节约的热量㶲的价值q B 扣除由于黏性流动所引起的管道年流动㶲损失费用P B 和管道与保温结构的年成本费用s B ，于是单位长度管道及其保温层的年净收益方程N B为：（1-26）从上式可看出，在一定的经济环境里，当介质流量和状态参数给定时，热力管道保温的年净收益只与热力管道的管径0D (i D )和保温层外直径s D 即保温层厚度δ有关。
若从费用角度出发，则热力管道及其保温层的年费用方程为： s P T N B B B C ++= （1-27）式中，P B 、s B 分别为保温管道的年运行费用和保温管道及保温层的年成本费用，其计算式分别为（1-23）和（1-24）式；T B 为保温管道的热量㶲损失费用，其计算式由（1-16）和（1-18）式得：所以N C 为：（1-29）1.4最佳管径和最佳保温层厚度由于热力管道管径的计算和保温层厚度的确定是相互关联、相互制约 的，为了确定热力管道的最佳管径和最佳保温层厚度，将（1-26）式分别就0D 和s D 求偏导并令其为零可得：（1-31） 式（1-30）、（1-31）即为从收益的角度求解最佳管径和最佳保温层厚度的计算式。