PVC管低温传热特性及高效输冷应用研究

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关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨PVC(聚氯乙烯)是一种广泛应用于建筑、制造业和家具制造业的材料。

它具有较低的成本、良好的物理性能和化学稳定性,使其成为许多行业的首选。

PVC的低温性能一直是人们关注的一个问题。

低温性能是指PVC材料在低于常温条件下的表现。

由于聚氯乙烯具有较高的玻璃化转变温度(Tg),在低温下它会变得脆性并容易断裂。

衡量PVC材料低温性能的主要指标是其在低温下的抗冲击性能。

低温抗冲击性能是指PVC材料在低温下抵抗冲击的能力。

通常使用冲击试验来评估PVC的低温抗冲击性能。

冲击试验中,将经过制备的试样加热到低温环境下,然后施加冲击力,观察试样的断裂程度以评估材料的低温抗冲击性能。

许多因素会影响PVC材料的低温性能。

添加剂的类型和浓度、材料的结构和晶化度、以及制备工艺都是重要因素。

添加剂可以改善材料的低温性能,如增强其柔韧性、阻止晶化、改善分子链的流动性等。

添加剂的种类和浓度过高可能会对材料的其他性能产生负面影响。

在选择和使用添加剂时需要进行充分的研究和测试。

除了添加剂,制备工艺也对PVC材料的低温性能有着重要的影响。

如制备温度、压力、冷却速度等参数都会影响材料的结晶度和分子链的排列。

这些因素对材料的低温性能有着直接的影响。

在制备过程中需要考虑这些参数,并进行合理的控制。

为了提高PVC材料的低温性能,一些新的材料和改性技术被引入。

采用交联改性技术可以提高PVC的低温性能,但也会影响其其他性能。

一些新型的PVC材料也被开发出来,具有更好的低温性能和其他优越性能。

PVC-U型材的低温性能是需要重视的一个问题。

通过合理选择添加剂、合理调节制备工艺以及引入新材料和改性技术,可以提高PVC材料的低温性能。

需要注意的是,在改善低温性能的保持其他优越的性能也非常重要。

在实际应用中,需要综合考虑各种因素,并进行合理的选择和设计。

聚乙烯管材在混凝土后冷中的应用

聚乙烯管材在混凝土后冷中的应用

聚乙烯管材在混凝土后冷中的应用在我国,聚乙烯冷却水管的应用是从二滩工程开始的。

聚乙烯冷却管的应用不仅能节省钢材、降低材料成本,更重要的是施工工序简单、且能与大坝商品混凝土浇筑平行作业,二滩拱坝商品混凝土施工中由于采用聚乙烯冷却水管,挽回了已损失的工期,从而在确保工程按期发电方面起到了十分重要的作用。

关键字:商品混凝土冷却聚乙烯管材导热性能尼龙内接头管道铺设二滩水电站聚乙烯管材是一种由聚乙烯树脂掺入(或不掺入)添加剂经挤压成型的管形产品。

目前常用品种有:高密度聚乙烯(HDPE)管材;低密度聚乙烯(LDPE)管材;以及商品混凝土冷却用聚乙烯管材(简称“PE冷却管”)。

PE冷却管是近年来国内外为适应大体积商品混凝土预埋水管冷却而选中的替代产品,下面作专门介绍。

1PE冷却管的主要性能1.1 物理机械性能PE冷却管是用高密度聚乙烯树脂和低密度聚乙烯树脂(HDPE、LDPE、LLDPE)及一些改性材料按一定比例混合后经挤压成型的塑料管材。

它不仅有较高的抵抗内外荷载的能力,而且柔性很好。

标准的PE冷却管为洁白半透明,能看见管内水流中的汽泡。

目前,国内PE冷却管的规格主要有φ32(外径×壁厚=32mm×2.3mm)和φ40(外径×壁厚=40mm×4mm)两种。

其中 40的管子主要用作冷却回路中的主管和商品混凝土外部进出水管。

因此,我们通常所说的PE冷却管,主要是指φ32的管子。

1.2 热传导性能及其对商品混凝土通水冷却的影响作为商品混凝土通水冷却用的PE管材,仅具有良好的物理机械性能是不够的,人们更关注它的热传导性能及其对商品混凝土通水冷却的影响。

单纯地从PE材料本身来说,其热传导性能很差,导热系数仅为0.26~0.79W/(m.K),但由于PE冷却管管壁薄,仅为2.0~2.3mm,因此其冷却效果并不比金属管差很多。

笔者曾就几种不同的商品混凝土配合比及冷却水管布置间距做了一些理论计算,计算结果说明,商品混凝土冷却时间,用PE管仅比用钢管长9%~17%左右。

低温高效换热管的研发

低温高效换热管的研发

低温高效换热管的研发低温高效换热管的研发在现代工业生产中,节能减排和提高能源利用效率已经成为一个重要的话题。

而换热技术则是实现这一目标的关键,其中低温高效换热管备受瞩目。

换热管作为热力设备中的一种重要元件,广泛应用于各个领域,如化工、航空航天、电力等。

传统的换热管,如串联式换热管和并联式换热管,在高温条件下表现良好,但在低温环境下则存在一系列问题,如传热效率低、换热面积大等。

面对这些问题,低温高效换热管应运而生。

所谓低温高效换热管,是指在低温环境下能够快速高效地进行热量传递的一种新型换热器件。

它通过优化设计和改良材料,实现了在低温条件下传热效率的显著提高。

具体来说,低温高效换热管主要通过以下几个方面实现了其优越的性能:低温高效换热管的设计具有独特的结构。

与传统的换热管相比,它采用了更加紧凑的设计,减小了传热面积,从而提高了换热效率。

低温高效换热管还采用了多级传热和多路传热的方式,进一步增加了热量传递的效率。

低温高效换热管的材料选择十分关键。

在低温条件下,一般的材料往往会出现传热速度慢和传热效果差的问题。

低温高效换热管通常采用导热性能较好的材料,如铜、铝、钛等,以保证传热效率的提高。

第三,低温高效换热管还采用了先进的换热技术。

采用微槽换热技术可以增加换热面积,提高传热效率;采用流体增强技术可以提高流体的流动性能,增加传热效果。

这些创新的技术手段为低温高效换热管的研发和应用提供了有力支持。

低温高效换热管的研发对于提高能源利用效率和减少能源消耗具有重要意义。

低温高效换热管可以在低温环境下实现高效的热量转移,提高能源的利用效率。

低温高效换热管可以减小设备的体积和质量,降低生产成本。

低温高效换热管的应用可以实现工业生产过程的绿色化和可持续发展。

然而,低温高效换热管的研发和应用仍然面临一些挑战和难题。

如何选择适当的材料和优化设计结构,以确保其在低温环境下具有良好的传热性能,这是一个需要深入研究的问题。

如何解决低温高效换热管在长时间运行中的可靠性和寿命问题,也需要我们进行更加深入的探讨。

关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨PVC-U型材是一种常用的塑料型材,由聚氯乙烯(PVC)制成。

由于其低成本、易加工和良好的物理性能,PVC-U型材在建筑、工程、装饰和制造领域广泛应用。

在一些特定的环境条件下,PVC-U型材会暴露在低温环境中,这可能会对其性能产生一定的影响。

关于PVC-U型材的低温性能的探讨变得非常重要。

低温下PVC-U型材的力学性能受到一定程度的影响。

一般来说,PVC-U型材在低温下会变得更加脆化。

这是由于低温会降低聚合物链的活动性,使得材料的分子运动受限,从而导致材料变得更加易碎。

在低温环境中使用PVC-U型材时,需要注意避免材料受到外力的剧烈冲击,以防止材料的破裂。

低温下PVC-U型材的导热性能也会发生变化。

低温下,PVC-U型材的导热性能会降低,导致绝热性能下降。

这可能导致在低温环境中使用PVC-U型材的建筑结构或设备出现保温不足的问题。

在低温环境中使用PVC-U型材时,需要考虑加强绝热措施,以确保在寒冷季节保持室内温度的稳定。

低温环境下的PVC-U型材还可能出现其他一些问题,如材料变形和变色等。

由于低温会导致聚合物链的收缩,使得PVC-U型材发生尺寸变化,从而可能导致安装不牢固或密封性能下降。

在低温环境中,一些颜料或添加剂可能发生变色现象,降低了PVC-U型材的美观度。

要解决这些问题,可以采取一些措施来改善PVC-U型材的低温性能。

可以通过聚合物改性的方法来提高PVC-U型材的低温韧性。

添加一些改性剂,如增韧剂和塑化剂等,可以提升PVC-U型材的抗冲击性和耐低温性能。

可以使用特殊处理的PVC-U型材,如阻燃型或抗紫外线型材料,以提高其耐寒性能和耐候性能。

一些工艺技术,如温度控制、制品形状优化和装配技术的改进,也可以在一定程度上改善PVC-U型材的低温性能。

对于PVC-U型材低温性能的探讨是非常重要的。

考虑到在寒冷地区或寒冷季节使用PVC-U型材的广泛应用,我们需要深入研究和了解PVC-U型材在低温环境下的性能特点,以便更好地设计和使用这种材料。

低温条件下PVC-U管道施工应注意的问题

低温条件下PVC-U管道施工应注意的问题

低温条件下PVC-U管道施工应注意的问题【摘要】:PVC-U管道在现代生活和工业生产中的使用相当广泛,它除了具有塑料管的共同优点外,在耐腐蚀性、阻燃性、耐老化性以及价格方面更占较大优势。

在具体施工中发现,温度特别是低温对施工有较大影响。

作者根据实践总结了低温条件下PVC-U管道施工应注意的问题。

【关键词】:低温;PVC-U管道;施工一、非正常工作温度下PVC-U管道施工温度对塑料管道的影响较大,《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》CECS17:2000中规定PVC-U管材适用工作温度为0℃-45℃。

如管线工作温度不在正常温度内,必须根据实际温度对PVC-U的设计、施工进行调整。

PVC-U 管材的机械性能随温度变化主要表现在以下几个方面:1.1 弹性模量PVC-U管材的弹性模量一般取3000MPa,是铸铁管的3%左右,随着温度的升高而下降,特别是温度超过50℃,其弹性模量会有明显下降。

例如在60℃时其弹性模量不足2700 MPa。

1.2 弯曲强度PVC-U管材的弯曲强度比金属管道小得多,且随温度升高下降较多。

(随温度变化如下:20℃107Mpa、40℃82.8Mpa、50℃69Mpa 、60℃60.1Mpa、70℃48.7Mpa)1.3 冲击强度PVC-U管材冲击强度随温度变化波动较大(随温度下降而急剧下降,且横向及纵向的冲击强度也不一致)。

20℃时的冲击强度与-20℃时的冲击强度相差5倍,特别是在切口、裂口处,冲击强度会急剧下降。

冲击强度与温度的关系如下:1.4拉伸强度温度不同,PVC-U管材的拉伸强度变化较大。

如下:由于PVC-U管材的弹性模量、弯曲强度和拉伸强度随温度的升高而降低,冲击强度随温度的升高而升高,为了保证PVC-U管材的机械性能及使用条件,一般规定使用温度为0~45℃。

二、低温条件下PVC-U管道施工应注意的问题2.1 严格按要求运输、搬运或储存管材管件在北方或东北地区经常在冬季施工,因气温较低,PVC-U管材的冲击强度低,不恰当装卸、运输(PVC-U管材的弹性模量、硬度比钢铁、砂砾等小得多。

关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨
PVC (聚氯乙烯) 是一种常用的塑料材料,具有优异的机械性能和化学稳定性。

在低温环境下,PVC-U型材的性能会发生变化,这对于一些应用场景来说是非常重要的。

我们来了解一下PVC-U型材的低温性能。

一般来说,PVC-U型材在低温下仍然具有较高的强度和韧性。

这是因为PVC-U型材的玻璃化转变温度较低,通常在-10℃左右。

在低于玻璃化转变温度的情况下,PVC-U型材会变得脆化,失去弹性和韧性。

在低温环境中使用PVC-U型材时,需要注意温度是否会低于玻璃化转变温度。

在低温环境中使用PVC-U型材时,还需考虑到其抗冲击性能。

在低温下,PVC-U型材的抗冲击性能会降低,容易发生断裂。

使用PVC-U型材制作需要承受低温冲击的构件时,需要选择具有较高抗冲击性能的PVC-U材料,或者采取其他措施来增加材料的抗冲击性能。

低温环境下的化学性能也是需要考虑的因素。

在低温下,某些化学物质和溶剂对PVC-U材料的侵蚀作用可能会增强。

在低温环境中使用PVC-U型材时,需要选择具有较好耐低温化学侵蚀性的PVC-U材料。

温度变化也会对PVC-U型材的尺寸稳定性产生影响。

在低温下,PVC-U型材可能会发生收缩,导致尺寸变化。

在使用PVC-U型材设计和制造零件时,需要考虑到温度变化对尺寸稳定性的影响,并进行相应的设计和加工措施。

PVC-U型材在低温环境下的性能会发生变化,需要根据实际应用场景选择合适的PVC-U 材料和设计制造方法。

关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨

关于PVC-U型材低温性能的探讨PVC-U型材是一种常用的建筑材料,在建筑行业应用广泛,主要用于制作窗框、门框、管道、管件等。

随着近年来对建筑材料性能要求的不断提高,PVC-U型材的低温性能也成为了一个备受关注的话题。

本文将从PVC-U型材的低温性能特点、测试方法以及影响因素等方面进行探讨,旨在为建筑行业提供有关PVC-U型材低温性能的参考信息。

一、PVC-U型材低温性能特点PVC-U型材的低温性能是指其在低温环境下的力学性能、变形性能、耐冲击性能等技术指标。

PVC-U型材在低温环境下的性能表现主要有以下几个特点:1. 基本保持原有性能:PVC-U型材在低温环境下有很好的耐寒性能,可以基本保持其原有的物理和力学性能。

2. 低温下易脆化:在极低温环境下,PVC-U型材容易因温度过低而脆化,变得容易断裂。

3. 形变受温度影响较大:PVC-U型材在低温环境下的变形性能受温度的影响较大,材料硬度增大,容易出现形变。

PVC-U型材在低温环境下的性能表现较为复杂,需要通过科学的测试方法和控制技术来保证其低温使用性能。

1. 弯曲强度测试:通过将PVC-U型材试样在低温条件下进行弯曲,考察其在低温下的抗弯强度和变形情况。

3. 变形测试:通过对PVC-U型材试样进行拉伸或压缩等变形测试,评估其在低温下的变形性能。

4. 脆化温度测试:通过对PVC-U型材试样在不同温度下进行冲击试验,确定其脆化温度,即在该温度下PVC-U型材开始呈现脆性断裂的温度。

以上测试方法可以全面评估PVC-U型材在低温环境下的力学性能、变形性能和耐冲击性能等关键指标,为产品的研发和质量控制提供科学依据。

PVC-U型材在低温环境下的性能受到多种因素的影响,主要包括材料配方、添加剂类型及含量、工艺参数等。

1. 材料配方:PVC-U型材的材料配方是影响其低温性能的重要因素之一。

不同的添加剂配比会影响材料的硬度、韧性、耐寒性等性能指标。

2. 添加剂类型及含量:在PVC-U型材的生产中通常会添加稳定剂、抗氧化剂、增塑剂等辅助添加剂,它们的种类和含量对PVC-U型材的低温性能有显著影响。

耐热聚乙烯管道的高导热技术研究

耐热聚乙烯管道的高导热技术研究

耐热聚乙烯管道的高导热技术研究作者:姬生利来源:《信息技术时代·上旬刊》2019年第01期摘要:阐述耐热聚乙烯管道的高导热技术的提升途径和手段,通过不同导热粒子材料的添加,可以使耐热聚乙烯管道具有导热系数高、导热效率高和散热效率高的特点,在低温地面辐射采暖系统中具有明显的优势。

关键词:耐热聚乙烯;高导热;导热粒子;采暖系统1、引言在冬季常用的采暖方式就是低温地面辐射采暖系统,该系统是以温度不高于60℃的热水为热媒,在管道内循环流动加热地面蓄热层,通过地面以辐射为主的传热方式向室内供热的采暖方式。

这种采暖系统具有节能环保,发热均匀,舒适度高,脚暖头冷符合人体工程学。

传统的PE-RT因其好的耐热性、耐压性及使用寿命长而被广泛应用于低温地面辐射采暖系统;但是传统的PE-RT管材的导热系数在0.2~0.4W/mK,导热性能较差,散热效率较低。

一般地,为了提高聚乙烯材料的导热性能通常采用添加导热填料的方法,因此为了提高聚乙烯的导热性能,采用合理的方法制备高导热性能的聚乙烯管十分重要。

2、导热材料介绍耐热聚乙烯(PE-RT)管道广泛应用于地面辐射采暖系统中,但是普通的PE-RT导热性能较差,通过改变其自身分子和链节结构获得特殊物理结构或完整晶型得到本征型导热高分子材料的方法工艺复杂,操作难度大,成本高,不适合大规模生产和应用。

而将具有高热导率的填料对聚合物进行填充,制备填充型聚合物基导热复合材料,加工工艺简单,易于实现且成本较低,是目前国内外导热高分子材料研究的主要方向[1]。

聚烯烃导热填充材料主要分为:金属材料、碳材料、陶瓷材料等。

金属材料的填充会使得聚烯烃具有较高的导热系数,但是由于金属材料和聚烯烃材料的相容性较差,会影响聚乙烯管道系统的综合使用性能,所以本文主要研究碳材料(石墨)和陶瓷材料(氧化铝)对耐热聚乙烯(PE-RT)导热性能的影响,以及导热粒子粒径的大小、添加比例和导热粒子组合对导热耐热聚乙烯材料性能的影響趋势。

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PVC管低温传热特性及高效输冷应用研究李方政;张松;崔兵兵;丁航【摘要】为探究PVC管输送低温盐水的可行性,首先通过PVC管约束条件下的温度应力试验,获得了PVC管低温收缩应变增长规律及线膨胀系数,为低温管路收缩节设计提供依据.然后对PVC管路横截面温度场进行了数值模拟,结果显示:冻结前20 d内,PVC盐水管壁温度随时间的延长,成对数规律分布,外壁温度比管内盐水温度高3~12 ℃;与同条件下的钢管相比,PVC管保温层中心点温度高出1.5~4 ℃.PVC管输送低温盐水,千米温差小于0.5 ℃,冷量散失量仅为同条件钢管的42.3%左右,节能效果显著,值得推广应用.%In order to investigate the feasibility of low temperature brine transportation with PVC pipe,a temperature stress test was passed under the constraint condition of the PVC pipe,the low temperature shrinkage strain increased law and linear expansion coefficient of the PVC pipe were obtained and could provide the basis to the design of the shrinkage joint in the low temperature pipeline.Then a numerical simulation was conducted on the cross-section temperature field of the PVC pipeline.The results showed that within 20 days before the freezing operation,the temperature of the PVC brine pipe wall would be distributed in a logarithm law with the time passed and the outer wall temperature would be 3~12 ℃ higher than the brin e temperature within the pipeline.In comparison with the steel pipe under the same condition,the central point temperature of the PVC pipe thermal insulation layer would be 1.5~4 ℃ higher than the steel pipe.When the low temperature brine was transported with the PVC pipeline,a temperaturedifference per 1 000 m would be less than 0.5℃ and a dissipated value of the cooling capacity would be only about 42.3% of the steel pipe underthe same condition.Thus the energy saving effect of the PVC pipeline was obvious and the promotion and application would be valuable.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】6页(P18-23)【关键词】PVC管;盐水干管;高效输冷;温度场;水密性【作者】李方政;张松;崔兵兵;丁航【作者单位】北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013;煤炭科学研究总院建井研究分院,北京 100013;北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013;北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013;北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TD265.3+3人工地层冻结工程中,冷冻站与工作面的距离达数百米甚至近千米,目前多用钢管作盐水输送干管,若保温层选择或设计不当,表面吸附冷凝水,在长距离低温盐水输送过程中,冷量损失大;另外钢干管重量大,隧道内安装工作量大,而且盐水钢管易生锈,复用率低,成本高。

为此,尝试用保温效果较好的PVC管作盐水干管,安装轻便,保温效果好;但PVC管很少应用于负温环境。

笔者采用试验与理论分析相结合的手段,对PVC管低温力学、传热特性进行分析研究,并结合工程应用,进行保温设计、现场测试和散热量计算,研究PVC管输送冷量的可行性和经济性。

PVC管作为干管输送低温盐水时,随着PVC管平均温度的下降,管路纵向会产生明显收缩。

此时一旦管路受到约束,便会产生温度应力,即对PVC管粘结接头产生拉伸、剪切应力[1-2]。

试验设计模拟30 m以内盐水输送干管受到支架等固定约束的工况,PVC管内循环低温盐水,管外壁采用50 mm厚聚乙烯泡沫板保温。

PVC管长25 m,规格为φ110 mm×7 mm,由3根管连接而成,接头为粘接。

(1)PVC管固定为模拟地层竖向支架约束力,将PVC管沿纵向用卡扣固定在隧道管片上,端部同样固定,保证整个试验过程中,PVC管无法移动。

(2)PVC管水密性测试试验设计采用低温盐水冷冻循环。

实际工况中,盐水压力维持在0.4 MPa左右。

在PVC管粘接达到强度后,进行水密性打压测试,打压强度0.82 MPa,测试30 min未见压力值降低,满足试验要求。

(3)试验温度和应变数据采集低温盐水冷冻循环试验过程中,在PVC管外壁固定温度感应探头,采集管外壁温度;采用BX120-50AA电阻应变片(灵敏系数2.08±1%),测量PVC管冷冻伸缩微应变。

采用CM-1L10型静态应变仪,分辨率为1,基本误差为0.2%[3-4]。

测点布置如图1所示。

对试验采集的2组数据进行分析,得到应变-温度关系曲线,如图2所示。

由试验曲线可知:(1)随冻结温度的降低,应变(应力)发展大致分为3个阶段:0~-15 ℃为快速增长阶段,应变量约占总应变量的75%;-15~-18 ℃为缓慢增长阶段;-18 ℃以下为稳定阶段。

(2)PVC管轴向约束温度应力可近似按下式计算:式中:σz′为PVC管轴向约束温度应力,MPa;α为PVC管线膨胀系数,根据实测应变和温差,计算得α=4.5×10-5 m/(m·℃);E为PVC管弹性模量,取3 000 MPa;ΔT′为PVC管平均温度下降量,由以上曲线知,一般为-16~-18 ℃。

由此可计算出PVC管纵向约束拉应力最大值为2.45 MPa。

试验过程中,PVC管未出现盐水渗漏现象,说明其抗拉、抗剪强度均大于2.45 MPa。

PVC管直线配管需考虑伸缩问题。

采用粘接接头的PVC管道,应根据铺设和使用时的温度变化,进行内、外介质温差引起的纵向变形量计算。

PVC管道由温差引起的纵向变形量可按下式计算[5]:式中:ΔL为温差引起的管道纵向变形量,mm;Δt为铺设及使用中内、外介质温差,℃;L为管道长度,m。

实际应用中,因少设置伸缩节而导致热胀冷缩产生应力,破坏管材或管件的现象时有发生。

选择PVC直管和钢管,材料参数见表1[6]。

模型边界条件:盐水、钢管(PVC管)、保温层起始温度均为23.7 ℃;保温层外侧与空气接触,空气温度为23.7 ℃;保温层与空气的对流换热系数为21.5 W/( m2·℃);盐水随时间变化的温度荷载见表2,积极冻结45 d。

模拟采用ANSYS12.0中的4节点plane 55 单元,利用有限元法,将管路横截面划分为若干单元。

根据能量守恒原理,利用热平衡分析法进行分析,得出各节点处温度满足圆柱坐标系下的导热微分方程的结论;然后利用迭代法,即可求出所有节点温度[7-8]。

模型共分为3层,如图3(a)所示;横截面温度场输出结果如图3(b)所示。

从图3 中,可以直观地了解到模型整体温度分布情况。

PVC管外壁温度随盐水温度变化规律相似。

冻结前20 d以内,管外壁温度随冻结时间的延长,成对数规律分布;后期保持不变。

最大温差出现在冻结7 d时,达到12.1 ℃;后期温差接近3 ℃,如图4所示。

取PVC管和钢管保温层中点进行温度分析,其温度变化如图5所示。

由图中可见,由于钢管导热系数较大,其保温层中点温度下降较快,在冻结25 d以内,一直以较快的速率下降;冻结25 d后,逐渐稳定在0 ℃左右。

PVC管由于导热系数较小,与钢管相比,其保温层中点温度始终高出1.5~4 ℃。

PVC管与钢管保温层最外侧温度按对流换热条件计算,总体成对数规律小幅下降,如图6所示;不同材质盐水管保温层与空气接触面温差较小,基本稳定在0.25 ℃左右。

为防止空气中的水蒸气凝结在管道表面,腐蚀保护层或水分渗入保温材料,影响保温效果,要求管道外表面温度不低于周围空气露点温度。

PVC管防凝露保温层厚度按下式计算[3]:式中:D1为保温层外直径,m;D0为PVC管外直径,m;λ为保温材料导热系数,W/(m·K);αs为保温层外表面与周围空气间的对流辐射联合传热系数,W/(m·K);Ts为保温层外表面温度,Ts=Td+(1~3)℃;Td为露点温度,℃;T1为 PVC管外表面温度,℃;Ta为环境温度,℃。

通过PVC管及其保温层传递的冷量等于保温层外表面散失的冷量[4],故有式(4—5)中,消去Ts,得式(4—7)中:Q为保温层外表面散失的冷量,W/m;λ1,λ2分别为PVC管材和保温材料的导热系数,W/(m·K);r1,r2,r3分别为PVC管内半径、外半径和保温层外半径,m;v为风速,m/s。

上海市轨道交通9号线某区间隧道内设置旁通道2座(即1号、2号旁通道),均采用冻结法施工,共用一处冷冻站,设置在区间隧道下行线2号旁通道附近。

1号旁通道采用PVC管作盐水输送干管,规格为φ160 mm×6.5 mm,长度548 m;其余部位用钢管,规格为φ159 mm×4.5 mm。

由式(3)计算并根据经验,聚乙烯保温层厚度确定为50 mm。

在输送管两端设测温点7个,具体位置如图7所示。

使用DS18b20点温计,对干管盐水温度数据进行采集,记录2016-06-01—2016-07-08期间共38 d的温度数据,如图8所示。

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