基于高寒地区农村供水设备防冻的保温装置设计.pdfVIP

第４８卷第１９期山西建筑Ｖｏｌ.４８Ｎｏ.１９

２０２２年１０月ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＯｃｔ.２０２２１８１

机械设备

ＤＯＩ:１０.１３７１９/ｊ.ｃｎｋｉ.１００９－６８２５.２０２２.１９.０４７

基于高寒地区农村供水设备防冻的保温装置设计★

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高超ꎬ宋卫坤ꎬ温军ꎬ杨柳ꎬ邹轶乐

(１.常熟理工学院ꎬ江苏苏州２１５５００ꎻ２.中国水利水电科学研究院ꎬ北京１０００３８ꎻ

３.青海省水利水电科学研究院有限公司ꎬ青海西宁８１０００１ꎻ４.江苏科技大学ꎬ江苏镇江２１２１００)

摘要:我国高寒地区全年平均气温低ꎬ平均气温低于０℃的时间长ꎮ低温环境易造成农牧区供水设备发生冰冻ꎬ无法正常

运行ꎬ严重影响供水安全ꎮ为保障低温环境下供水设备的安全运行ꎬ设计了防冻保温装置ꎬ包括储热材料设计、管路设计、翅

片设计、传热计算等ꎬ该设计可在缺少电力供应的情况下保障供水设备安全运行ꎬ对装备防冻具有重要的意义ꎮ

关键词:高寒地区ꎻ供水设备ꎻ防冻保温装置ꎻ储热材料

中图分类号:ＴＵ７３１.５文献标识码:Ａ文章编号:１００９－６８２５(２０２２)１９－０１８１－０４

高寒地区是指海拔高ꎬ全年平均气温低的地区ꎬ主要２传热原理

包括我国的西藏自治区全部和青海省、新疆自治区、甘肃

装置设计采用化学能获取热量ꎬ整体包括能量发生

省、四川省、云南省的一部分ꎮ

装置、传热管路、传热介质、储热介质、储热室、隔热材料

高寒地区的特点是高和寒ꎬ主要地形是高原山地ꎬ平

等ꎮ管路由内外套管组成ꎬ内管里放置传热介质(煤

均海拔达３０００ｍ以上ꎮ

油)ꎮ管路底部布置能量发生装置ꎬ能量发生装置产生的

其他地区夏季普遍高温时ꎬ高海拔地区则是我国的

热量加热底部内管煤油ꎬ造成底部与侧面煤油密度差ꎬ依

低温中心ꎬ很多地方的年均温都在０℃以下ꎮ高寒给农靠重力效应产生循环ꎬ煤油持续流动ꎬ形成循环ꎬ将热量

牧区供水带来了困难ꎬ尤其是低温情况下发生的冰冻情不断传递给管路中的相变材料ꎮ相变材料通过吸收传递

况严重影响供水安全ꎮ的热量升温达到熔点发生相变反应来储热ꎮ相变材料可

以青海省为例ꎬ青海省农牧区海拔大多在３０００ｍ采用微胶囊技术封装ꎬ避免泄漏ꎮ其与套管的外管内壁

以上ꎬ日平均气温低于０℃的时间达４个月~６个月ꎬ日之间为热传导ꎮ

温差大ꎬ最大日较差可达２５℃~３４℃ꎬ持续的低温使得在外管外壁上设计翅片ꎬ翅片一端与管路连接ꎬ另一

农牧区供水设备无法正常运行甚至损坏ꎬ使得基础本来端指向装置内部即储热室ꎬ热量由翅片传送至储热室ꎮ

就薄弱的农牧区供水问题更加雪上加霜ꎬ严重影响其供管路外部由聚氨酯材料整体封装ꎬ确保热量不会向外传

[１]

水安全和生产生活ꎮ且农牧区以分散式供水工程为递而散失掉ꎮ

主ꎬ电力及其他形式能源供给落后ꎬ无法采用电伴热或蒸该设计可脱离电力供应ꎬ避免受限于电力基础设施

汽伴热等高成本的方式来对供水设备进行防冻、保温使建设的不足ꎮ

其正常运行[２－４]ꎬ因此开发无电力供