大管径热水直埋供热管道保温层厚度的计算
热力管道保温厚度计算公式
热力管道保温厚度计算公式δ = (2×Rcdm)/(λ×(Td - Ta))其中，δ表示保温层厚度，Rcd表示热损失的导热系数，dm表示热力管道外径减去保温层的管径减去内径的一半，λ表示保温材料的导热系数，Td表示热力管道运行温度，Ta表示环境温度。
该热力管道保温厚度计算公式的理论依据是根据热传导热阻有关的基本规律推导而来的。
它基于传热的基本公式Q=λ*A*(T1-T2)/δ，其中Q为单位时间内通过单位面积的热流量，λ为导热系数，A为面积，T1和T2分别表示热流体的温度和环境温度。
将Q表示为能量损失E除以时间t，即Q=E/t，然后将面积A表示为管道的外表面积S再乘以管道单位长度L，即A=S*L，最后代入热流量公式中，得到Q=λ*S*L*(T1-T2)/δ。
由于整个管道的保温层是一个连续的导热体，所以整个管道的热阻等于各个部分热阻的总和，即Rc=δ/λ，所以最终得到δ=2*Rc*d/λ。
在热力管道保温厚度计算中，需要确定几个参数，包括热损失的导热系数、热力管道外径减去保温层的管径减去内径的一半、保温材料的导热系数、热力管道运行温度和环境温度。
这些参数的选择和确定需要根据实际情况进行，其中热损失的导热系数和保温材料的导热系数可以参考相关的标准和规范，热力管道运行温度和环境温度可以通过测量获得。
总之，热力管道保温厚度的计算公式是一个比较简单且常用的公式，可以用来估计热力管道保温层的厚度，以避免热量的损失和管道外壁温度过高。
但是需要注意的是，该计算公式只是一种估算方法，实际情况中可能会有一定的误差，所以在具体工程中还需要结合实际情况进行调整和优化。
保温层厚度的计算
保温层厚度的计算[复制链接]勇者胜超级版主注册时间2009-3-29最后登录2010-12-4阅读权限150推广0 个帖子1096威望2201 点学币4296 个UID41#发表于2009-4-7 09:54|只看该作者|倒序浏览|打印1、保温层厚度的计算公式δ=3.14dwl.2λ1.35tl.75／ql.5 (式1)δ——保温层厚度(mm)；dw——管道的外径(mm)：λ一一保温层的导热系数(KJ／h•m•℃)；t一一未保温的管道的外表面的温度(℃)：q一一保温后的允许热损失(KJ／m•h)。
2、允许热损根据建设部2003年颁布的《全国民用建筑工程设计技术措施•给水排水》中的规定选取参数确定公称管径为：2 0、40、5 0的管道(钢)其外径分别为3 3.5mm、48mm、60mm保温层的导热系数λ：1.1中已经确定，未保温的管道的外表面的温度t：由于钢的导热系数很大，管道壁又薄，所以可以认为管道的外表面的温度和流体的温度相等(误差不超过0．2℃)根据式——1计算的保温层厚度如表4：3．结果验证和实际热损(1)模型的建立如图所示是包裹着保温材料的管道的横截面。
设管道中的热水温度为t1，管道内壁的温度是t2，管道和保温材料接触处的温度为t3，保温材料外表面的温度为t4，管道所处空间的温度为t5：设管道的内径是r1外径是r2，保温材料的外径是r3。
设管道材料的数为λ2，管内热水和管导热系数为λ1，保温材料导热系外空气与管壁间的对流换热系数分别a1、a2。
由传热学公式可知，热水通过管道壁和保温层传热给空气的过程总热阻为R=1／(2a1πr1)+(1nr2/r1)／2πλ1+(1nr3／r2)／2πλ2+l／2a2πr3=R1十R2+R3+R4 (式2)式中：R1——管内对流换热热阻，R1=1／(2a1πr1);R2——管壁导热热阻，R2=(1nr2／r1)／2πλ1;R3——保温层导热热阻，R3=(1nr3/r2)／2πλ2;R4——保温层外对流换热热阻，R4=1／2a3πr3.q=(t1－t5)／(Rl+R2+R3+R4) (式3)由于所计算的管道材料为铸铁、钢或者铜，其导热系数都很大，而且管道壁的厚度很小，所以其热阻可以忽略，认为其外壁温度和其中热水的温度相等；同时，为了计算的简便可以将R4忽略，这样得出的结果将比实际的值偏大，但若在偏大的情况下能满足表——3的要求，则精确的结果肯定也能满足。
关于室内给水保温层厚度的计算
关于室内给水保温层厚度的计算摘要：正确的设计室内给水管道保温层厚度是保证管道用水安全重要因素。
设计人员往往仅仅根据设计经验选取保温层厚度，这样既不科学也不经济。
本文通过严谨的计算。
得出在环境温度相同情况下，管道公称直径与管道保温层厚度成一定的相关性。
关键词：保温层，导热系数，放热阻力，相关度前言：本文以岩棉为保温材料为例，通过计算推导不同管径在室内温度相同情况下，保温层厚度的要求。
一般情况室内温度不会低于0℃，当环境温度有可能出现水结冻的情况下，在管道外壁做保温层是为了延缓管道中水温的下降，防止管道中的水结冻。
1.1保温层厚度计算公式()101122403.6ln 2ln d KZ R t t d G C G G t t δπλ⎧⎫⎪⎪+⎪⎪=-⎨⎬-⎪⎪+-⎪⎪⎩⎭d ——管道外径（m ）δ——保温层厚度（m ）λ——保温材料的导热系数[W/(m ·℃)]K ——支架影响修正系数Z ——保持不结冻的时间（h ）G 1——单位长度内水的重量（kg/m ）C 1——水的比热[kJ/(kg ·℃)]G 2——单位长度管道的重量（kg/m ）C 2——管道材料的比热[kJ/(kg ·℃)]t 1——管道水温（℃）t 0——周围环境温度（℃）t 4——水的终温（℃）R 1——管道保温层外表面到周围空气的放热阻力[ (m ·℃)/W]不锈钢管公称直径与外径对用表钢管管道和管道内水重量表管道保温层外表面到周围空气的放热阻力注：本表格数据引用《全国民用建筑工程技术措施》给水排水，其中部分数据采用估算2.1关于计算公式参数选择本文选用矿渣棉为保温材料，渣棉的导热系数为0.060[W/(m·℃)]。
室内管道修正系数K=1.2。
单位长度管道的重量G2=21.64（kg/m）。
C2管道材料的比热0.480[kJ/(kg·℃)]（钢管）。
单位长度管道的重量G1=21.64（kg/m）。
管道保温计算公式
V＝2πr×(h＋1.033δ)×1.033δ
S＝2πr×(h＋2.1δ)
常用弯头的弯曲角度为90°、45°和180°，180°弯头
也称为U形弯管，也有用特殊角度的，但为数极少。
法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。这种连接形式的应用范围非常广泛，如管
道与工艺设备连接，管道上法兰阀门及附件的连接。采用法兰连接既有安装拆卸的灵活性，
(5)法兰绝热、防潮和保护层计算公式。
V＝π(D＋1.033δ)×1.5D×1.033δ×1.05×N
S＝π×(D＋2.1δ)×1.5D×1.05×N
(6)弯头绝热、防潮和保护层计算公式。
V＝π(D＋1.033δ)×1.5D×2π×1.033δ× N／B
S＝π×(D＋2.1δ)×1.5D×2π×N／B
(1)设备筒体或管道绝热、防潮和保护层计算公式：
V＝π×(D＋1.033δ)×1.033δ
个人理解上述体积公式的含义：
D＋1.033δ表示：保温层中心到中心的长度 + 单根的扎带厚度（0.033δ）= 调整后的保温层中心线长度
π×(D＋1.033δ)表示：保温层中心圆的周长（可想象成长度，仅管是圆形）
式中V绝热层体积；
S绝热层面积；D直径；
1033、21调整系数；
δ绝热层厚度；
L设备筒体或管道长；
00082捆扎线直径或钢带厚。
(2)伴热管道绝热工程量计算式。
1)单管伴热或双管伴热(管径相同，夹角小于90°时)。
D′=D１＋Ｄ２＋（10～20mm)(19)
式中D′伴热管道综合值；
D1主管道直径；
D2伴热管道直径；
=2×3.14×(3.6 0.05)×(0.6 0.05 1.033×0.05)×1.033×0.05m3
211080413_国内外标准大管径直埋热水管道壁厚计算对比
热网供冷管网热力站
煤气与热力பைடு நூலகம்
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国内外标准大管径直埋热水管道壁厚计算对比
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&(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 第六设计研究院 天津 )##)*& "(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津 )##)*&
!!摘!要!对中国标准俄罗斯标准欧盟标准大管径直埋热水管道 直管 壁厚计算异同进行 探讨 对于内压作用要求中国标准未考虑管道壁厚的内腐蚀裕量建议修订中国标准时考虑管 道壁厚的内腐蚀裕量 对于局部稳定性要求与中国标准相比欧洲标准对直管许用轴向压缩应力 的规定更加严格建议采用欧盟标准 对于径向稳定性要求俄罗斯标准未对径向稳定性分析进行 规定中国标准要求径向最大变形量不超过工作管外直径的 )+ 冷安装条件下局部稳定性要求 是主导因素决定着工作管最终选取壁厚 欧盟标准局部稳定性要求壁厚比中国标准局部稳定性 要求壁厚大超出 " ,) -- 预热安装条件下局部稳定性要求是次要因素内压作用要求和径向 稳定性要求成为主导因素决定工作管最终选取壁厚 !!关键词!大管径直埋热水管道!壁厚!内压!局部稳定性!径向稳定性
经过调研!管道壁厚偏差取 $&"(0+是合适的!根据
表 & 得出管道壁厚负偏差系数为 #(&2)# 管道使用
寿命取 )# B!管道未采用内防腐技术#
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管道保温计算公式
(1)设备筒体或管道绝热、防潮和保护层计算公式：V＝π×(D＋1.033δ)×1.033δ个人理解上述体积公式的含义：D＋1.033δ表示：保温层中心到中心的长度 + 单根的扎带厚度（0.033δ） = 调整后的保温层中心线长度π×(D＋1.033δ)表示：保温层中心圆的周长（可想象成长度，仅管是圆形）1.033δ表示：保温层调整过系数的厚度（可想象成宽度）π×(D＋1.033δ)×1.033δ表示：长度*宽度S＝π×(D＋2.1δ＋0.0082)×L个人理解：D＋2.1δ＋0.0082表示：(直径+ 保温层厚度 * 2.1)+0.0082 = 外表层实际直径+扎带厚度式中D——直径1.033、2.1——调整系数；δ——绝热层厚度；L——设备筒体或管道长；0.0082——捆扎线直径或钢带厚。
(2)伴热管道绝热工程量计算式：①单管伴热或双管伴热(管径相同，夹角小于90°时)。
D′＝D1＋D2 ＋(10～20mm)式中D′——伴热管道综合值；D1 ——主管道直径；D2 ——伴热管道直径；(10～20mm)——主管道与伴热管道之间的间隙。
②双管伴热 (管径相同，夹角大于90°时)。
D′＝D1＋1.5D2 ＋(10～20mm)③双管伴热 (管径不同，夹角小于90°时)。
D′＝D1 ＋D伴大＋(10～20mm)式中D′——伴热管道综合值；D1 ——主管道直径。
将上述D′计算结果分别代入相应公式计算出伴热管道的绝热层、防潮层和保护层工程量。
(3)设备封头绝热、防潮和保护层工程量计算式。
V＝\[(D＋1.033δ)／2\]2 π×1.033δ×1.5×NS＝\[(D＋2.1δ)／2\]2 ×π×1.5×N(4)阀门绝热、防潮和保护层计算公式。
V＝π(D＋1.033δ)×2.5D×1.033δ×1.05×NS＝π(D＋2.1δ)×2.5D×1.05×N(5)法兰绝热、防潮和保护层计算公式。
管道保温的计算公式
绝热工程量。
(1)设备筒体或管道绝热、防潮与保护层计算公式:V＝π×(D＋1、033δ)×1、033δS＝π×(D＋2、1δ＋0、0082)×L式中D——直径1、033、2、1——调整系数;δ——绝热层厚度;L——设备筒体或管道长;0、0082——捆扎线直径或钢带厚。
(2)伴热管道绝热工程量计算式:①单管伴热或双管伴热(管径相同,夹角小于90°时)。
D′＝D1＋D2 ＋(10～20mm)式中D′——伴热管道综合值;D1 ——主管道直径;D2 ——伴热管道直径;(10～20mm)——主管道与伴热管道之间的间隙。
②双管伴热(管径相同,夹角大于90°时)。
D′＝D1＋1、5D2 ＋(10～20mm)③双管伴热(管径不同,夹角小于90°时)。
D′＝D1 ＋D伴大＋(10～20mm)式中D′——伴热管道综合值;D1 ——主管道直径。
将上述D′计算结果分别代入相应公式计算出伴热管道的绝热层、防潮层与保护层工程量。
(3)设备封头绝热、防潮与保护层工程量计算式。
V＝\[(D＋1、033δ)／2\]2 π×1、033δ×1、5×NS＝\[(D＋2、1δ)／2\]2 ×π×1、5×N(4)阀门绝热、防潮与保护层计算公式。
V＝π(D＋1、033δ)×2、5D×1、033δ×1、05×NS＝π(D＋2、1δ)×2、5D×1、05×N(5)法兰绝热、防潮与保护层计算公式。
V＝π(D＋1、033δ)×1、5D×1、033δ×1、05×N S＝π×(D＋2、1δ)×1、5D×1、05×N(6)弯头绝热、防潮与保护层计算公式。
V＝π(D＋1、033δ)×1、5D×2π×1、033δ× N／B S＝π×(D＋2、1δ)×1、5D×2π×N／B(7)拱顶罐封头绝热、防潮与保护层计算公式。
管道保温的计算公式
绝热工程量。
(1)设备筒体或管道绝热、防潮和保护层计算公式：V＝π×(D＋1.033δ)×1.033δS＝π×(D＋2.1δ＋0.0082)×L式中D——直径1.033、2.1——调整系数；δ——绝热层厚度；L——设备筒体或管道长；0.0082——捆扎线直径或钢带厚。
(2)伴热管道绝热工程量计算式：①单管伴热或双管伴热(管径相同，夹角小于90°时)。
D′＝D1＋D2 ＋(10～20mm)式中D′——伴热管道综合值；D1 ——主管道直径；D2 ——伴热管道直径；(10～20mm)——主管道与伴热管道之间的间隙。
②双管伴热 (管径相同，夹角大于90°时)。
D′＝D1＋1.5D2 ＋(10～20mm)③双管伴热 (管径不同，夹角小于90°时)。
D′＝D1 ＋D伴大＋(10～20mm)式中D′——伴热管道综合值；D1 ——主管道直径。
将上述D′计算结果分别代入相应公式计算出伴热管道的绝热层、防潮层和保护层工程量。
(3)设备封头绝热、防潮和保护层工程量计算式。
V＝\[(D＋1.033δ)／2\]2 π×1.033δ×1.5×NS＝\[(D＋2.1δ)／2\]2 ×π×1.5×N(4)阀门绝热、防潮和保护层计算公式。
V＝π(D＋1.033δ)×2.5D×1.033δ×1.05×NS＝π(D＋2.1δ)×2.5D×1.05×N(5)法兰绝热、防潮和保护层计算公式。
V＝π(D＋1.033δ)×1.5D×1.033δ×1.05×NS＝π×(D＋2.1δ)×1.5D×1.05×N(6)弯头绝热、防潮和保护层计算公式。
V＝π(D＋1.033δ)×1.5D×2π×1.033δ× N／BS＝π×(D＋2.1δ)×1.5D×2π×N／B(7)拱顶罐封头绝热、防潮和保护层计算公式。
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大管径热水直埋供热管道保温层厚度的计算2007-10-10摘要：根据热水直埋供热管道的传热原理，对大管径热水直埋供热管道的保温层厚度计算方法进行了探讨。
提出保温层厚度的计算应采用控制热水直埋供热管道外表面温度和满足热网输送效率的综合计算方法。
关键词：大管径；直埋供热管道；保温层；热网输送效率Calculation of Insulating Layer Thickness ofDirectly BuriedHot-water Heat-supply Pipeline with Large DiameterYANG Liang-zhong1，ZHANG Lian-gang1，CAO Bao-jun2，XUShan-zhong3(1．North China Municipal EngineeringDesign&Research Institute，Tianjin 300074，China；2．Tianjin Construction Engineering College，Tianjin 300022，China；3．Ningxia Hui Autonomous Region’s Reform Office of Wall Materials，Yinchuan 750001，China)Abstract：According to the heat transfer principleof directly buried hot-water heat-supply pipeline，the calculation method of insulating layer thickness of directly buried hot-water heat-supply pipeline is discussed．It is put forward that a comprehensive calculation method should control the external sufface temperature of directly buried hot-water heat-supply pipeline and meet the transmission efficiency of heat-supply network．Key words：large pipe diameter；directly buriedheat-supply pipeline；insulating layer；transmission efficiency of heat-supply network目前，我国正处于高速发展时期，而能源紧张制约着经济发展，因此节能降耗是我国的长期基本国策。
对于改善居住环境和提高人民生活水平的集中供热事业，实现热电联产集中供热是节能降耗的有效手段之一。
随着城市化进程的进一步实施，采用大型供热机组实现热电联产的城市越来越普遍，供热普及率越来越高，供热面积、供热范围和供热距离也越来越大。
高效低耗的预制直埋式保温管道应用日益广泛，但热网造价相应提高，这就使得对热网输送效率的要求也越来越高，保温层厚度及保温结构设计显得更加重要。
合理的保温结构设计与计算应综合考虑各种因素，首先应按文献[1]的要求控制保温管道外表面温度≤50℃，避免对地下其他市政设施及花草树木等植物的根系产生影响，其次要考虑整个热网的输送效率必须大于等于90％。
鉴于目前国内生产保温管的主要厂家提供的保温层厚度在不同地区应用时并不满足以上规范要求，本文结合工程实践，对大管径直埋热水供热管道保温层厚度的计算方法进行探讨。
1 计算方法根据传热学原理及文献[1、2]，将保温层厚度的计算方法分为经济厚度计算法、允许散热损失计算法、控制外表面温度计算法。
文献[1]规定供热管道外表面温度高于323K时必须进行保温，可以理解为供热管道的外表面温度必须低于323K。
因此，在计算保温层厚度时应控制保温层外表面温度，使其低于323K，在满足此条件下再考虑是否满足允许最大热损失，是否满足热网的输送效率≥90％的要求，若不满足要求，须增大保温层厚度。
①保温层厚度的计算[3～5]在保温层厚度计算过程中，关键问题是由于供热管道敷设于土壤中，尤其是大管径供热管道，埋深较深，管道四周的土壤热阻远大于架空或管沟敷设工艺，可能出现供热管道外表面温度过高的现象。
因此，在确定保温层厚度的计算过程中，应采用控制外表面温度计算方法。
保温管道一般为单层聚氨酯保温结构，在不考虑外护套管热阻时，保温层厚度可按下式计算：式中δ——保温层厚度，md in,o——保温层外径，md ste,o——工作钢管外径，mλsol——土壤的热导率，W/(m·K)t in,o——保温层外表面控制温度，℃，取50℃λin——管道周边土壤温度，℃t ste,o——保温材料在运行温度下的热导率，W/(m·K)t ste,o——工作钢管外表面温度，℃，取热水的温度 h1——管道的当量埋深，m当h/d in,o＜2时，h。
=h+(λsoi/α)，h为管道的中心埋深，单位为m，α为管道上方土壤的表面传热系数，单位为W/(m2·K)，取10～15W/(m2·K)，t soi取地面大气温度。
当h/d in,o≥2时，h1=h，t soi取管道中心埋深度处的土壤自然温度。
②热损失的计算土壤热阻的计算式为：式中R soi——土壤的热阻，m·K/W当h/d in,o≥2时，式(3)可简化为：由于式(3)与(4)的计算结果相差不大，因此在实际应用中大多使用式(4)。
保温层热阻的计算式为：式中R in——保温层的热阻，m·K/W土壤中的单根管道单位长度热损失的计算式为：式中 △q——管道单位长度热损失，W/m通常供热管道一般为两条管道同槽平行敷设，因此应根据两条管道的温度场互相叠加的原理计算热损失。
考虑平行敷设的管道之间的相互影响，引入一个附加热阻，其计算式为：式中R0——附加热阻，m·K/Wr——两条管道中心线间的水平距离，m第1条与第2条管道的单位长度热损失的计算式为：式中△q1、△q2——第1、2条管道的单位长度热损失，W/mT in,o,l、t in,o,2——第1、2条管道的保温层外表面控制温度，℃R1、R2——第1、2条管道的总热阻，m·K/WR in,n、R in,2——第1、2条管道的保温层热阻，m·K/W 两条管道的单位长度总热损失计算式为：△q sum=△q1+△q2 (10)式中△q sum——两条管道的单位长度的总热损失，W/m③热网输送效率的计算热网输送效率计算式为：式中η——热网输送效率ζ——考虑阀门、支座等未保温或保温薄弱环节的附加热损失系数；取0.1～0.15n——计算管段数量L i——第i段计算管段的长度，mΦ——供热系统的供暖热负荷，w2 算例某市集中供热工程，供热介质为热水，设计供、回水温度为130、70℃，供热面积为1 100×104m2。
为简化计算，仅以两段管段为例进行计算。
管段1—2的长度为2500m，热水体积流量为8356m3/h，管段2—3的长度为1000m，热水体积流量为7600m3/h。
两条平行管道中心线水平距离为1.85m。
中心埋深为2.1m，管道周边土壤温度为10℃，土壤热导率为1.2W/(m·K)。
本工程工作钢管外径为1220mm，壁厚为14mm。
采用聚氨酯保温管，保温材料的热导率单位为w/(m·K)，数值为0.027 5+0.00014(t m-25)，其中t m为保温材料的平均温度，单位为℃。
保温管外表面控制温度t in,o=50℃，按式(1)、(2)和已知计算参数计算保温层外径d in,o和厚度δ分别为1369、74.5mm。
目前，对于外径为1220mm的工作钢管，国内保温管厂给出的聚乙烯外保护管的外径为1370mm、壁厚为14mm，即保温层外径为1342mm，保温层厚度为61mm，小于计算值。
因此，应根据实际情况重新确定保温层厚度。
根据保护管外径的定型尺寸向上取整，本算例的聚乙烯外保护管外径应取1410mm、壁厚为17mm，即保温层外径为1376mm，保温层厚度为78mm，大于计算值，满足要求。
通常供回水管道保温层厚度相同，便于管道的安装和运行维护。
保温层厚度确定后进行热损失计算，分别计算供、回水管道单位长度热损失及两条管道热损失之和，再根据管段长度计算管段总热损失。
最后，按式(11)计算管网输送效率。
经计算可得，供水管道单位长度的热损失为169.8W/m，回水管道单位长度的热损失为56.8W/m，二者之和为226.6W/m。
管段1—2的总热损失为566.5 kW，管段2—3的总热损失为226.6kW。
在控制保温管外表面温度不超过50℃的前提下，热网输送效率达95％，满足要求。
3 结论保温层厚度应按计算选取，再根据保温管道外保护管(聚乙烯外套管)的定型尺寸向上取值，保证管道外表面温度不超过50℃，并满足热网输送效率 ≥90％的要求。
参考文献：[1]GB/T 4272—1992，设备及管道保温技术通则[S]．[2]GB 8175—87，设备及管道保温设计导则[s]．[3](苏)约宁A A(著)，单文昌，尚雷(译)．供热学[M]．北京：中国建筑工业出版社，1986．[4]章锡民，任泽霈，梅飞鸣，等．传热学(第4版)，[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001．[5]范季贤，汤惠芬．热能工程设计手册[M]．北京：机械工业出版社，1999．(本文作者：杨良仲1，张连钢1，曹宝军2，徐善忠3 1．中国市政工程华北设计研究院，天津 300074；2．天津市建筑工程学校，天津 300022；3．宁夏回族自治区墙体材料改革办公室，宁夏银川 750001)。