核電金屬反射式保溫國內(nèi)現(xiàn)狀介紹

1、核電金屬反射式保溫國內(nèi)現(xiàn)狀介紹編制: 校核: 批準(zhǔn): 2014年10月20日目 錄一、概況2二、金屬反射式保溫層發(fā)展歷史3三、金屬反射式保溫層原理3四、金屬反射式保溫層行業(yè)目前狀況5五、小結(jié)6一、概況隨著社會的發(fā)展，保溫材料廣泛用于建筑、冶金、化工、電力、石油、建材、機(jī)械、輕工、紡織、軍工、交通運(yùn)輸、倉儲等各行各業(yè)，是各種建筑物、工業(yè)窯爐、鍋爐、熱交換器、蒸餾塔、儲罐、冷庫煙道、閥門、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、車船等保溫、保冷、隔熱吸聲、消聲的多功能材料，在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位，從人們的吃、住、穿到現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國防、宇航、原子能技術(shù)的發(fā)展，都離不開保溫材料。根據(jù)設(shè)備及管道保溫技術(shù)通則，保溫材料

2、是指在平均溫度等于或小于350時熱導(dǎo)率小于0.14W（m K）的材料。保溫材料通常具有質(zhì)輕、疏松、多孔、導(dǎo)熱系數(shù)小的特點(diǎn)，一般用來防止熱力設(shè)備及管道熱量散失，或者在冷凍和低溫下使用，因而保溫材料又稱為保溫或保冷材料。同時，由于保溫材料的多孔或纖維狀結(jié)構(gòu)具有良好的吸聲功能，因而也被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)。保溫材料種類繁多，一般可按材質(zhì)、使用溫度、形態(tài)和結(jié)構(gòu)來分類。按材質(zhì)可分為有機(jī)絕熱材料、無機(jī)絕熱材料和金屬絕熱材料。熱力設(shè)備及管道用保溫材料多為無機(jī)絕熱材料。這類材料具有不腐爛、不燃燒、耐高溫等特點(diǎn)，如石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土、硅酸鈣等。普冷下的保冷材料多用有機(jī)絕熱材料，這類材料

3、具有極小的導(dǎo)熱系數(shù)、耐低溫、易燃等特點(diǎn)，如基苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、軟木等。金屬絕熱材料國內(nèi)較為少見，在此著重介紹核電用金屬反射式保溫塊。二、金屬反射式保溫層發(fā)展歷史金屬反射式保溫最早在1800年產(chǎn)生于英國熱量計的保溫經(jīng)驗(yàn)，1955年首次正式作實(shí)際應(yīng)用。上世紀(jì)60年代初，前蘇聯(lián)在600800的汽輪機(jī)上使用了多層熱屏金屬反射式保溫結(jié)構(gòu)，它是采用厚0.15mm-0.2mm的1Cr18Ni9Ti不銹耐熱鋼箔制作而成的，各層熱屏的空氣間隙約為1.5mm（一般為1-3mm為宜，過大則對流加強(qiáng)，絕熱效果不佳；要求過小預(yù)制時難度增大，并且有層與層接觸的可能）。屏間布置有針式接觸墊片

4、、三角接觸墊片和波紋型接觸墊片（墊片一般采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料制作）。從上世紀(jì)70年代以來，金屬反射式保溫結(jié)構(gòu)在核電站被廣泛采用，而且對金屬箔片進(jìn)行了拋光，使之成為精加工的反射鏡面，提高了熱屏效果。制作用的材料選用耐熱不銹鋼箔或鋁箔，加工成板件、弧形塊、半圓瓦及各種異型件，用于蒸發(fā)器及一次回路系統(tǒng)。近年來，在二次回路系統(tǒng)上也在推廣和使用，以取代常規(guī)的保溫形式和結(jié)構(gòu)。三、金屬反射式保溫層原理與傳統(tǒng)保溫不同，它是利用金屬箔的反射特性使輻射熱在間隙中多次被反射以減少輻射傳熱，利用金屬箔之間的間隙給熱對流造成阻礙起到保溫作用。在有熱源的時候，傳導(dǎo)、對流、輻射三種熱傳遞方式是同時存在的，在這三種熱傳遞方式

5、中熱損：傳導(dǎo)占7%；對流占28%；輻射占65%。利用反射式保溫能有效阻斷其中對流和輻射兩種主要熱損的熱傳遞方式，所以，保溫是非常有效的。圖1表示兩種類型保溫的工作原理。高溫側(cè) 低溫側(cè)對流熱通道（空間內(nèi)的氣體流動）傳導(dǎo)產(chǎn)生于纖維到纖維的接觸從保溫散出的熱量通過空氣和氣體傳導(dǎo)的熱通道從高溫纖維到低溫纖維的輻射熱通道纖維空間Q-保溫的加熱量Q=輻射、傳導(dǎo)和對流加起來的傳輸總熱量(b)高溫側(cè) 低溫側(cè) 防止煙筒效應(yīng)的面積Q-保溫的加熱量高反射熱表面固體端板從保溫散出的熱量小室到小室的對流小室內(nèi)部的對流通過空氣的熱傳導(dǎo)通道反射片輻射熱通道反射熱通道低熱放射表面圖1 兩種保溫結(jié)構(gòu)工作原理(a)(a) 傳統(tǒng)保

6、溫結(jié)構(gòu) (b) 金屬反射式保溫結(jié)構(gòu)要使反射型保溫結(jié)構(gòu)有好的阻熱率，選材和結(jié)構(gòu)也很重要。務(wù)必達(dá)到三個基本條件：高反射、低輻射率的組合材料；對流傳熱極小的空間層距；傳導(dǎo)傳熱極小的組合機(jī)構(gòu)。反射型保溫結(jié)構(gòu)一般有三種基本結(jié)構(gòu)形式壓紋箔式，它是在金屬外板之間重疊多層壓成波紋的金屬箔組成；平行板式，是在金屬外板之間把平板形的金屬箔等間距排列，層與層之間用導(dǎo)熱系數(shù)小的多塊襯墊把金屬箔分隔開而組成的；凸起式，它是在金屬外板之間重疊多層壓制成突起樣式的金屬箔組成。如圖2為三種結(jié)構(gòu)形式。圖2 三種保溫結(jié)構(gòu)形式(a) 壓紋箔式 (b) 平行板式 (c) 凸起式反射式保溫結(jié)構(gòu)是由內(nèi)板（高溫側(cè)）、外板（低溫側(cè)）、側(cè)板、

7、端板及金屬箔等幾種構(gòu)件組成的。內(nèi)板、外板、側(cè)板和端板是由0.6-1mm的拋光不銹鋼板。內(nèi)外板的作用是反射從熱源來的輻射熱和維持一定的機(jī)械強(qiáng)度。厚度的選用,主要取決于保溫盒的大小,保溫盒大就選用厚點(diǎn)的板材.反之,保溫盒小就選用相對薄一點(diǎn)的板材。這樣既不影響使用,又節(jié)約成本。金屬箔反射板在內(nèi)外板之間,它的厚度一般為0.05mm-0.1mm的拋光不銹鋼箔或鋁箔。其主要作用是反射輻射熱以減少熱的損失。一般平行板式采用的金屬箔比壓紋式和凸起式要厚一些。側(cè)板和端板同樣采用和內(nèi)外板相同的板材,其作用是保持內(nèi)外板之間距離(保溫結(jié)構(gòu)的厚度)及一定的機(jī)械強(qiáng)度。為減少熱損,側(cè)板和端板可制成輻條型或沖孔型。四、金屬反

8、射式保溫層行業(yè)目前狀況 國外金屬反射式保溫已相當(dāng)成熟，國內(nèi)金屬反射式保溫產(chǎn)品主要從德國Kaefer和美國Transco等公司進(jìn)口，國內(nèi)關(guān)于金屬反射式保溫結(jié)構(gòu)研究起步較晚，尚未有國產(chǎn)批量化產(chǎn)品應(yīng)用于核電領(lǐng)域的報道。1、 常州飛機(jī)制造廠1996年申請了“核反應(yīng)堆壓力容器及管道的金屬保溫層”的發(fā)明專利，介紹了金屬保溫層的結(jié)構(gòu)組成、技術(shù)要求等。2、 大連鋼鐵集團(tuán)2002年由鋼鐵研究總院，大連鋼鐵集團(tuán)，中國核動力研究設(shè)計院等單位共同承擔(dān)的“九五”國家重點(diǎn)軍工配套科研課題，歷時4年，突破了高精度、高表面光潔度等技術(shù)關(guān)鍵，完成了課題的主要技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品規(guī)格。大鋼集團(tuán)成為當(dāng)時國內(nèi)唯一能生產(chǎn)該保溫塊的廠家。3、

9、 常州今創(chuàng)集團(tuán)2009年常州今創(chuàng)集團(tuán)和中國核動力研究設(shè)計院聯(lián)合研制開發(fā)的反應(yīng)堆壓力容器金屬保溫層產(chǎn)品樣件通過鑒定，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。4、 桐廬縣特種耐火材料廠桐廬縣特種耐火材料廠于2011年申請“一種用于管道或設(shè)備進(jìn)行外壁拼裝保溫層的保溫盒”的專利，詳細(xì)介紹了金屬反射式保溫塊的各個組成部分，提出了彈性鋸齒帶取代傳統(tǒng)彈簧。5、 上海交通大學(xué)常家芳教授在金屬反射式保溫塊的導(dǎo)熱性能計算進(jìn)行了研究，提出了簡化模型，認(rèn)為金屬反射型保溫塊的復(fù)雜三維傳熱問題可按二維問題近似處理，并介紹了用有限差分法進(jìn)行數(shù)值計算的方法，編制了金屬反射式保溫塊隔熱性能的計算機(jī)程序。6、 武漢大學(xué)譚滄海教授等研究

10、了金屬反射式保溫塊的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，認(rèn)為工程實(shí)際中為進(jìn)一步提高金屬反射式保溫塊的保溫隔熱效果，可以采取以下措施： 1）盡可能的使用黑度低的工程材料； 2）增加多層反射型保溫材料的層數(shù)。在層數(shù)大于20以上，增加層數(shù)對于改善隔熱保溫效果不明顯，而材料和加工費(fèi)用會明顯增加，層數(shù)由保溫材料的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定；3）采用等間距多層反射式保溫結(jié)構(gòu)時，間距處于510mm之間且接近下限時，熱流量接近極小值，同時具有較低的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)；4）采用階躍分布間距能明顯改善多層反射型保溫結(jié)構(gòu)的高溫隔熱效果。增加最外幾層的間距（最佳最外層間距1822mm）可以改善保溫隔熱效果，但最外層間距大于20mm時，改善效果有限，當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)明顯增加；5）采用多層反射型保溫結(jié)構(gòu)同