【論文精選】真空復(fù)合保溫預(yù)制直埋管散熱損失實驗研究
原創(chuàng)
白冬軍，等
煤氣與熱力雜志
煤氣與熱力雜志
![]()
GAS-HEAT1978
《煤氣與熱力》始于1978年，創(chuàng)刊于1981年，中國核心期刊，中國土木工程學(xué)會燃氣分會會刊。篩選燃氣供熱行業(yè)最有價值的技術(shù)信息，新聞分類整理、政策標(biāo)準(zhǔn)、熱點討論、投稿查詢、論文檢索、寫作指導(dǎo)、編委風(fēng)采、精品會議……
官網(wǎng)注冊后
http://www.gasheat.cn
免費下載論文
http://www.gasheat.cn/Periodical/index.html
作
者：
白冬軍，楊雪飛，馮文亮，高雪，彭晶凱
第一作者單位：
北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所
摘自《煤氣與熱力》2021年4月刊
白冬軍
，楊雪飛
，馮文亮，等
.
真空復(fù)合保溫預(yù)制直埋管散熱損失實驗研究
［J］.
煤氣與熱力，
2021，41（4）
：A19-A22，A26.
隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提升，城鎮(zhèn)集中供熱管網(wǎng)建設(shè)工程量不斷增加，新技術(shù)、新工藝、新材料廣泛應(yīng)用，更多型式結(jié)構(gòu)的
保溫管
相繼出現(xiàn)。近年來，由工作管（鋼質(zhì)管）、無機纖維、氣凝膠保溫材料（保溫層）、真空層、內(nèi)部導(dǎo)向支架、鋼質(zhì)外護管組成的真空復(fù)合保溫預(yù)制直埋管（本文簡稱真空復(fù)合保溫管），被更多地用于蒸汽等高溫介質(zhì)輸送。
目前，對真空復(fù)合
保溫管
散熱損失的研究多為理論計算。杜建梅等人
［
1
］
對真空復(fù)合保溫管進行理論傳熱計算，研究結(jié)果表明，真空復(fù)合保溫管（工作管外直徑
325 mm
，外護管外直徑
630 mm
，保溫層厚度為
90 mm
，真空層絕對壓力
2 000 Pa
）輸送
350
℃蒸汽時，單位長度散熱損失為
111 W/m
。李擎煜等人
［
2
］
進行反射層對真空復(fù)合保溫管保溫效果影響的研究，得到不同材料反射層反射率隨溫度的變化，分析外護管外壁溫度與反射層反射率的關(guān)系。
本文針對真空復(fù)合保溫管展開散熱損失實驗研究。以導(dǎo)熱油為循環(huán)介質(zhì)，分別采用熱流計法、表面溫度法、熱平衡法進行測試。對
3
種方法的測試計算結(jié)果進行對比，分析存在差異的成因。
實驗對象為長度
5 000mm
真空復(fù)合保溫管段（以下簡稱實驗管段），真空復(fù)合保溫管結(jié)構(gòu)見圖
1
。結(jié)構(gòu)參數(shù)見表
1
。
圖
1
真空復(fù)合保溫管結(jié)構(gòu)
表
1
真空復(fù)合保溫管結(jié)構(gòu)參數(shù)
實驗系統(tǒng)見圖
2
。實驗裝置包括油箱（附帶加熱器）、循環(huán)泵、防爆波紋金屬軟管、調(diào)節(jié)閥等，油箱、防爆波紋金屬軟管、調(diào)節(jié)閥閥體等進行了保溫處理。油箱中的導(dǎo)熱油經(jīng)加熱器加熱后，在循環(huán)泵的作用下經(jīng)防爆波紋金屬軟管送至實驗管段。導(dǎo)熱油流經(jīng)實驗管段后，回到油箱。
測量裝置包括壓力表、真空表、超聲波流量計、熱電偶、熱流傳感器等。壓力表負(fù)責(zé)測量導(dǎo)熱油壓力，真空表負(fù)責(zé)測量真空層的絕對壓力，超聲波流量計負(fù)責(zé)測量導(dǎo)熱油流量，真空層的絕對壓力由抽真空泵（未在圖
1
中體現(xiàn)）保證。熱電偶探頭與工作管外壁接觸，測量工作管外壁溫度，將導(dǎo)熱油溫度與工作管外壁溫度等效。熱流傳感器探頭與外護管外壁接觸，測量外護管外壁溫度、熱流密度（散熱損失）。
熱電偶、熱流傳感器的分布見圖
3
。在距實驗管段進出口
170 mm
處分別安裝
1
個熱電偶。在距實驗管段進出口
1 000 mm
處分別布置
1
個熱流傳感器，在實驗管段中間布置
1
個熱流傳感器。
3
個測量截面上熱流傳感器的具體安裝位置見圖
4
。除以上數(shù)據(jù)外，實驗過程還測量了實驗室的環(huán)境溫度、風(fēng)速等數(shù)據(jù)。
實驗室溫度基本保持在
10
℃左右，空氣相對濕度為
35%
左右，風(fēng)速
0.02 m/s
，大氣壓力為
101.3 kPa
。真空層絕對壓力分別控制在
2.0
、
12.0
、
22.0
、
101.3 kPa
，導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度
t
分別取
110
、
120
、
130
、
140
、
150
℃。通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥使導(dǎo)熱油流量保持在
0.35 m
3
/h
，當(dāng)熱流傳感器、熱電偶讀數(shù)基本穩(wěn)定后，每隔
10 min
記錄
1
次數(shù)據(jù)，連續(xù)記錄時間為
2 h
。環(huán)境溫度
t
a
、工作管進、出口導(dǎo)熱油溫度（
t
in
、
t
out
）均取連續(xù)記錄時間內(nèi)的算術(shù)平均值，外護管外壁溫度
t
w
、熱流密度
q
取測試截面
1~3
上熱流傳感器測試結(jié)果在連續(xù)記錄時間內(nèi)的算術(shù)平均值。
真空層絕對壓力
2.0
、
12.0
、
22.0
、
101.3 kPa
條件下，各導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度對應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)分別見表
2~5
。
表
2
真空層絕對壓力為
2.0 kPa
的實驗數(shù)據(jù)
表
3
真空層絕對壓力為
12.0 kPa
的實驗數(shù)據(jù)
表
4
真空層絕對壓力為
22.0 kPa
的實驗數(shù)據(jù)
表
5
真空層絕對壓力為
101.3 kPa
的實驗數(shù)據(jù)
熱流計法測得的散熱損失，即表
2~5
中的外護管外壁熱流密度。不同真空層絕對壓力下散熱損失（由熱流計法得到）隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的變化見圖
5
。由圖
5
可知，真空復(fù)合保溫管的散熱損失隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的增大而增大。導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度一定時，散熱損失隨真空層絕對壓力的增大而增大。真空層絕對壓力為
2.0 kPa
時，散熱損失最小。真空層絕對壓力為
12.0
、
22.0
、
101.3 kPa
時，散熱損失接近。在保溫材料種類、厚度、安裝方式一定的前提下，真空層絕對壓力（更低）對獲得更低的散熱損失發(fā)揮著決定性作用。
圖
5
不同真空層絕對壓力下散熱損失（由熱流計法得到）隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的變化
圖
6
不同真空層絕對壓力下散熱損失（由表面溫度法得到）隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的變化
不同真空層絕對壓力下散熱損失（由熱平衡法得到）隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的變化見圖
7
。由圖
5~7
可知，
3
種方法得到的不同真空層絕對壓力下散熱損失，隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的變化基本一致。
圖
7
不同真空層絕對壓力下散熱損失（由熱平衡法得到）隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的變化
比較測試計算結(jié)果可知，熱流計法的測試結(jié)果與表面溫度法的計算結(jié)果接近，熱平衡法的計算結(jié)果與前二者的差別較大。
主要原因為：熱平衡法中參與運算的導(dǎo)熱油實際溫度的比焓、密度根據(jù)有限的已知數(shù)據(jù)采取插值法計算，造成計算結(jié)果與實際偏差較大。雖然表面溫度法也采用了計算法，但參與運算的數(shù)據(jù)大多數(shù)為測試值，因此計算結(jié)果更加接近實際。
GB/T 28638
—
2012
第
5.2.1
款要求，一級測試應(yīng)采用不少于兩種測試方法。對于該實驗，宜采用熱流計法、表面溫度法。
真空復(fù)合保溫管的散熱損失隨導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度的增大而增大。導(dǎo)熱油進口設(shè)定溫度一定時，真空復(fù)合保溫管的散熱損失隨真空層絕對壓力的增大而增大。真空層絕對壓力為
2.0 kPa
時，真空復(fù)合保溫管的散熱損失最小。真空層絕對壓力為
12.0
、
22.0
、
101.3 kPa
時，真空復(fù)合保溫管的散熱損失接近。在保溫材料種類、厚度、安裝方式一定的前提下，真空層絕對壓力對獲得更低的散熱損失發(fā)揮著決定性作用。
熱流計法的測試結(jié)果與表面溫度法的計算結(jié)果接近，熱平衡法的計算結(jié)果與前二者的差別較大。該實驗宜采用熱流計法、表面溫度法。
［
1
］杜建梅，王文軍，李潔，等
.
真空絕熱管道的傳熱計算［
J
］
.
煤氣與熱力，
2011
（
12
）：
B01-B03.
［
2
］李擎煜，程旭東，聶臻，等
.
真空保溫管反射層對保溫效果的影響研究［
C
］
//
中國機械工程學(xué)會
.
第十屆全國表面工程大會論文摘要文集
.
武漢：中國機械工程學(xué)會，
2014
：
177.
維普免費下載《煤氣與熱力》論文（現(xiàn)刊和過刊均可）
日前，《煤氣與熱力》雜志社有限公司在維普網(wǎng)站
http://cqvip.com/
開通論文免費下載服務(wù)，論文刊出后兩個月后，可在維普網(wǎng)站查詢，并直接免費下載。在維普網(wǎng)站
免費下載《煤氣與熱力》論文
步驟如下：
1. 在維普網(wǎng)站注冊會員。
2. 搜索出《煤氣與熱力》論文，點擊進入。
3. 論文免費下載界面截圖見上圖。點擊“免費下載”，可直接下載該論文。
聲明：本文著作權(quán)（版權(quán)）歸《煤氣與熱力》雜志社所有，嚴(yán)禁任何微信號及媒體未經(jīng)授權(quán)許可隨意轉(zhuǎn)載。
PS: 當(dāng)然歡迎大家轉(zhuǎn)發(fā)到朋友圈！
更多論文請登錄煤氣與熱力雜志官方網(wǎng)站，免費注冊會員閱讀電子期刊。閱讀步驟：登錄http://www.gasheat.cn/→頁面右上角注冊會員→注冊成功后點擊《煤氣與熱力》→期刊索引→點擊某期期刊封面即可閱讀當(dāng)期文章。
版權(quán)：如無特殊注明，文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，侵權(quán)請聯(lián)系cnmhg168#163.com刪除！文件均為網(wǎng)友上傳，僅供研究和學(xué)習(xí)使用，務(wù)必24小時內(nèi)刪除。
