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复合直埋保温管的保温设计计算分析 浙江阿斯克新型保温材料有限公司 裘喜淼 摘要：分析了目前国内中高温直埋管比较典型的两层式复合结构，推导了有关保温设 计计算公式，具体分析了内层保温层为微孔硅酸钙、外保温层为硬质聚氨酯泡沫塑料的复 合直埋保温管，土壤温度、土壤导热系数对两保温层界面温度的影响，以确保界面温度在 聚氯酯保温层的安全使用温度范围内。 关键词：复合直埋保温管设计界面温度 一，引言 随着城市集中供热的发展，中高温直埋式保温管道的应用越来越广泛。目前，国内中 高温直埋保温管比较典型的结构为复合式结构，即内层为耐高温的无机硬质保温材料，内 层材料关键是要具有高抗压强度、低导热系数，高耐温性，代表性的有微孔硅酸钙，外层为 防水性能好的硬质聚氨酯泡沫塑料。由于中高温直埋保温技术国内起步较晚，且技术难 度大，缺乏相应的技术规范，在保温结构设计中，遇封的f可题比较多，本文就国内比较典型 的两层式复合结构，从热力学角度得出保温设计计算公式，并依据公式加以分析和讨论。 二、计算公式 复合直埋保温管结构如图1。散热热阻由管壁热阻、内保温层热阻、外保温层热阻、保 护层热阻及土壤热阻五部分组成，管壁热阻和保护层热阻可不予考虑，则复合直埋管结构 图I复合管结构示意图 图2复合营结构简化图 ·147· l—输送介质内钢管：2一内保温层；3一外保温层；4一外保护层； 5一地面；6一土壤； 内保温层热阻R。外保温层热阻R：及土壤热阻R，的计算公式如下： In 冠l=丽1 d_dL 耻赤h鲁 耻矗-n[警+属F】 根据稳定传热的基本原理，单位长度内从热介质传递到镭管的热量扒从钢管壁通过 内保温层的热量q-、通过外保温层的热量g：、通过外保护层从保护层外表面散发到土壤 的热量qr(h4d，)有下列等式： 3 q q1。q2=q7 (1) △f1 2砝1(扣一I。1) ． (2) g-2百21永葡w／m △t2 2d2(‰一k) g：2酉21玎而驯“ (3) △￡r 2矗r(f。一打) 和2百21再呵州“ (4) 式中： d—输送介质内钢管外径(m)； d一内保温层直径(m)； 如一外保温层直径(m)； A；一内保温层导热系数(w／mlt)； A：--)b保温层导热系数(”，础)； AT一土壤导热系数(，础)； ￡，—介质温度(℃)； f。。一内保温层与外保温层界面温度(℃)； f。—外保温层即复合保温管表面温度(℃)； I，一土壤温度(℃)； ^一埋管深度即埋管中心位置到地面距离(m)。 2．I设定界面温度和表面温度，求各层保温厚度 根据式(I)、(2)、(3)、(4)可得下列方程组： 11可耵21可刁百厂『谢=削 2d1(夸一kI)2r,2r(k—h) 【_1可玄丽厂2了再丽i丁 求解上述方程组得： ·148· ，， 1埘-2。—■币百：i可i了石=i丌i玎ii0一 1删：。———i百iiJ了五百■=i兀●了i=i厂一 2．2设定各保温层厚度，求内外保温层界面温度及复合管表面温度 求解上述同一方程组得： … M