急求蒸汽直埋管道复合保温简易计算方法
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当直埋管道的管中心埋深H小于4倍保温管外径时，土壤热阻可用下式计算： Rs=(1/2πλs)ln｛2H/D+[(2H/D)²-1]^½｝(1) 当直埋管道的管中心埋深H等于大于4倍保温管外径时，(1)式可以简化为： Rs=(1/2πλs)ln(4H/D)(2) 式中：Rs--土壤热阻(m·k/W) λs--土壤导热系数［W/(m·k)］ H--管中心埋深(m) D--保温管外径(m) 保温层厚度一般有三种计算方法：(1)“经济厚度”计算法；(2)“允许最大散热损失”计算 法；(3)允许或指定介质温降”计算法。 按“经济厚度”计算，多种参数值难以确定，按“允许最大散热损失”计算，又无据可依， 因为“通则”(GB4272-84)中规定的“允许最大散热损失”值是针对架空、地沟的，同时也 是实施节能50%目标以前制订的，不适用目前直埋蒸汽管道。本文是采用指定温降和界面温 度方法进行保温层厚度计算。 在介质温度已知，保温层界面温度和外护层表面温度设定的情况下，根据当地的土壤导热系 数和管道埋深，可按如下方法进行公式推导和计算：1。6。1 公式推导 由传热学圆管传热可知：Q=-λ·dt/dr·F=-λ·2πrl·dt/drdt=-Q/2πλl·dr/rt=-Q/2πλl·lnr+Ct1-t2=Q/2πλl·(lnr2-lnr1)=Q/2πλl·lnr2/r1=q1/2πλ·lnD2/D1t0-t1=q1/2πλ1·lnD1/D0 (1)t1-t2=q1/2πλ2·lnD2/D1 (2)t2-t3=q1/2πλ3·lnD3/D2 (3)t3-tg=q1/2πλg·ln4H/D3 (4)由(1)得出，lnD1=2πλ1·(t0-t1)/q1+lnD0 (5)由(1)+(2)得出，lnD2=2πλ2·〔t0-t2/q1-1/2πλ1·lnD1/D0〕+lnD1 (6)由(1)+(2)+(3)+(4)得出，lnD3= [2π·(t0-tg)-〔1/λ1·lnD1 /D0+1/λ2·lnD2/D1-1/λ3·lnD2+1/λg·ln4H〕q1]/q1·〔1/λ3-1/λg〕 (7)其中：H--直埋管道的埋深，m；tg--土壤年平均温度，℃t0--介质温度，℃t1、t2、t3--各保温层表面温度，℃λg--土壤导热系数，W/m。k；λ1、λ2、λ3--各种保温材料的导热系数，W/m·k；D0--工作钢管直径，m；D1、D2、D3--各保温层的直径，m；q1--单位长度管道热损失，W/m；1。6。2 单位长度蒸汽管道热损失计算 对于蒸汽直埋管道，在已知蒸汽管道进、出口蒸汽比焓、比容的情况下，可按以下方法计算 单位长度蒸汽管道热损失量： 蒸汽管道全程热损可按下式计算： Q=0。278M〔h1/γ1-h2/γ2〕W式中：M--蒸汽流量，m³/h；h1，h2--根据蒸汽参数查得的管段进、出口蒸汽比焓，kJ/kg；V1，V2--根据蒸汽参数查得的管段进、出口蒸汽比容，m³/kg；单位长度管段热损失可按下式计算：q1=Q/L={0。278M〔h1/V1-h2/V2〕}/L W/m式中：L-计算管段长度，m； 对于三层保温结构保温层厚度计算，在以上参数确定以后，可按保温材料和保护外壳的耐热 温度设定界面温度t1、t2、t3，将以上参数代入(5)、(6)、(7)式，即可求出D1、D2、D3，进而求出各保温层的厚度δ1、δ2、δ3。在土壤条件和埋深变化的情况 下，可按(7)式校核表面温度t3。 由于土壤导热系数随土壤含水量而发生季节性的变化，因此，为安全起见，计算出的保温层 厚度应留有一定的安全系数。 实际计算中，由于有关参数变化复杂，为提高效率和优化计算，中国矿业大学(北京)已开发 了专门计算软件。。