設(shè)備及管道保溫結(jié)構(gòu)表面溫度的換算

1、設(shè)備及管道保溫結(jié)構(gòu)表面溫度的換算李開岐(大慶石化分公司開發(fā)公司163714 )摘 要：本文針十對(duì)GB8174中保溫結(jié)構(gòu)的表面溫度該公式，提出了簡(jiǎn)化公式，可以用于生產(chǎn)管理過程 中對(duì)保溫結(jié)構(gòu)表面溫度的估算。關(guān)鍵詞：表面溫度環(huán)境溫度一、問題的提出：為滿足生產(chǎn)過程中保持溫度的要求或達(dá)到節(jié)約能源以及防止?fàn)C傷等目的， 生產(chǎn)裝置的建設(shè)者和管理者要為設(shè)備及管道裝設(shè)保溫結(jié)構(gòu)。保溫結(jié)構(gòu)要達(dá)到國(guó)家 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)管理者常用測(cè)定表面溫度的方法考核的保溫結(jié)構(gòu)的保溫效果。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)備及管道的表面溫度有如下規(guī)定：1.具有下列工況之一的設(shè)備、管道及其附件必須保溫：a.外表面溫度高 于323K (50C )者；。2.凡設(shè)備

2、、管道及其附件的保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度高于323K (50C )時(shí)視為 不合格，”。應(yīng)該指出的是，以上規(guī)定有一個(gè)標(biāo)注，即“指環(huán)境溫度為298 K (25C) 時(shí)的表面溫度?！睋Q句話說應(yīng)該是：當(dāng)設(shè)備及管道的環(huán)境溫度在25C時(shí)，其保溫結(jié)構(gòu)的外表 面溫度應(yīng)不高于50C。通常，在對(duì)設(shè)備及管道進(jìn)行表面溫度測(cè)定時(shí)，其環(huán)境溫度常常不是25C。 所以，嚴(yán)格地說，如果依據(jù)測(cè)試溫度判定其保溫結(jié)構(gòu)是否合格時(shí)，應(yīng)對(duì)其測(cè)試溫 度進(jìn)行換算。二、表面溫度計(jì)算公式：保溫結(jié)構(gòu)的表面溫度可以按如下公式計(jì)算:（TT r）式中：T1保溫結(jié)構(gòu)平均表面溫度；L測(cè)試時(shí)的保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度；Tm當(dāng)?shù)啬?或當(dāng)?shù)剡\(yùn)行期)平均環(huán)境溫度；Tm測(cè)試時(shí)的環(huán)

3、境溫度；Tf 年平均介質(zhì)溫度；Tf 測(cè)試時(shí)的介質(zhì)溫度。為使式中符號(hào)更直觀及便于與下文的符號(hào)相比較，我們將上式改寫為:T = T +氣+T環(huán)基準(zhǔn)(TT )表 環(huán)基準(zhǔn) T +T 表實(shí)測(cè) 環(huán)實(shí)測(cè)三、簡(jiǎn)化公式的導(dǎo)出之一:當(dāng)測(cè)試時(shí)設(shè)備或管道的運(yùn)行處于標(biāo)準(zhǔn)工況即測(cè)試時(shí)的介質(zhì)溫度與年平均介 質(zhì)溫度相近，即T R T ；且介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度的差值很大，即（T介+ T環(huán)基準(zhǔn)）與（T介實(shí)測(cè)_* T環(huán)實(shí)測(cè)，的 比值？1時(shí),，則上式可簡(jiǎn)化為：T1 = T環(huán)標(biāo)準(zhǔn)+（T表實(shí)測(cè)Tm環(huán)實(shí)測(cè)）或氣=1表實(shí)測(cè)+1環(huán)標(biāo)準(zhǔn)T環(huán)實(shí)測(cè)）四、簡(jiǎn)化公式導(dǎo)出之二：根據(jù)傳熱學(xué)的基本原理，保溫的設(shè)備或管道向金屬壁的傳熱等于金屬壁向保 溫結(jié)構(gòu)的傳熱

4、，等于保溫結(jié)構(gòu)向周圍大氣的傳熱，即保溫散熱損失，該損失取決 于表面放熱系數(shù)及保溫結(jié)構(gòu)表面溫度和環(huán)境溫度的差值。即：平壁：q = 2（Tb-Th）圓筒：q = a2兀D（孔一T?式中：q 保溫散熱損失；a2保溫結(jié)構(gòu)表面放熱系數(shù)；T b保溫結(jié)構(gòu)表面溫度；Th 保溫結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境溫度；D 保溫結(jié)構(gòu)外徑。當(dāng)假定測(cè)試時(shí)的保溫散熱損失與環(huán)境溫度為25C時(shí)的散熱損失相近、測(cè)試 時(shí)的a 2值與環(huán)境溫度為25C時(shí)的a 2值約等時(shí)，會(huì)有如下等式：q =q即t-t t-t =t，b h? b式中：q測(cè)試時(shí)的保溫散熱損失；t b測(cè)試時(shí)的保溫結(jié)構(gòu)表面溫度;Th測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度。即 T =T T +T =T +T -Tbb

5、 h hb hh亦即孔=孔+（4-、） 同理，上式可改寫為：T表 丁表實(shí)測(cè)+ （環(huán)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)實(shí)測(cè)）與式完全相同。五、對(duì)簡(jiǎn)化公式的分析：以上兩法在一定的假定條件下推出的公式是一致的。該式可理解為：保溫結(jié) 構(gòu)的表面溫度值等于表面溫度測(cè)試值加上標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度與測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度的差 值。當(dāng)測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，此溫差為正值，如嚴(yán)寒季節(jié)對(duì)室外設(shè)備管道進(jìn)行測(cè)試時(shí)，保溫結(jié)構(gòu)的表面溫度值等于表面溫度測(cè)試值加上該溫差；反之， 當(dāng)測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，此溫差為負(fù)值，如酷熱季節(jié)對(duì)室內(nèi)設(shè)備管道進(jìn) 行測(cè)試時(shí)，保溫結(jié)構(gòu)的表面溫度值等于表面溫度測(cè)試值減去該溫差。應(yīng)當(dāng)指出，上述簡(jiǎn)化公式的使用是有條件的。嚴(yán)格地講，當(dāng)環(huán)境溫

6、度與指定 條件(如當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?、?dāng)?shù)剡\(yùn)行期平均氣溫、標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)注的環(huán)境溫度25C) 不同時(shí)，設(shè)備及管道保溫結(jié)構(gòu)的表面放熱系數(shù)會(huì)有所變化(a2隨流體的壓力、 流速的升高而升高，隨流體溫度的增大而減小)，保溫結(jié)構(gòu)的散熱情況也會(huì)有所 不同。當(dāng)使用簡(jiǎn)化與未簡(jiǎn)化公式計(jì)算的結(jié)果偏差較大時(shí)，應(yīng)以未簡(jiǎn)化公式計(jì)算的 結(jié)果為準(zhǔn)。當(dāng)前述假定條件不成立，特別是在設(shè)備及管道內(nèi)的介質(zhì)溫度變化較大(測(cè)試或介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度的差值不大即)的比值 尹1或介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度的差值不大即)的比值 尹1時(shí)，上述簡(jiǎn)化公式就不環(huán)基準(zhǔn)介 (T介、:T環(huán)基準(zhǔn))與(丁介實(shí)測(cè) 能成立了。環(huán)基準(zhǔn)例一，某熱電廠夏季室內(nèi)主蒸汽管道的環(huán)境溫度為42C，

7、管內(nèi)介質(zhì)溫度為 540C，測(cè)得主蒸汽管道保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度為65C，該測(cè)試段的保溫效果是否 合格呢？(T + T 環(huán)準(zhǔn))/ (T 實(shí)測(cè)+ T 環(huán)實(shí)測(cè))=(540+25) / (540+42)=0.972 1介環(huán)基準(zhǔn)介兇環(huán)刈劉可以使用簡(jiǎn)化公式。T表=T表實(shí)測(cè)+(T環(huán)標(biāo)準(zhǔn)T環(huán)實(shí)測(cè)位+42)= 65+( 17)=48C保溫結(jié)構(gòu)的外表面溫度低于50C，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，該測(cè)試管段的保 溫效果合格。如果用未簡(jiǎn)化的公式來計(jì)算：T = T + T+T環(huán)基準(zhǔn) (TT )表 環(huán)基準(zhǔn) T介實(shí)+T、實(shí)測(cè) 表實(shí)測(cè) 環(huán)實(shí)測(cè)= 25 + 0.97 X( 6542) =47.3 C與簡(jiǎn)化公式的計(jì)算結(jié)果相近。例二、某泵房?jī)?nèi)

8、熱水管道，管內(nèi)介質(zhì)溫度為104C，測(cè)得該管道保溫結(jié)構(gòu)外 表面溫度為45C，泵房?jī)?nèi)的室溫是18C，該測(cè)試段的保溫效果是否合格呢？(Tf + Tm) / (Tf+Tm) = (104 + 25) / (104+18)=1.06誤差大于5%，不適于用簡(jiǎn)化公式計(jì)算。用公式計(jì)算：T = T + T+T環(huán)基準(zhǔn) (TT )表 環(huán)基準(zhǔn) T介實(shí)+T、實(shí)測(cè) 表實(shí)測(cè) 環(huán)實(shí)測(cè)= 25 + 1.06X(45 18) =53.6C3如果使用簡(jiǎn)化公式：式表與式計(jì)算的結(jié)果偏差環(huán)實(shí)6偵45+(2518)=45+7=52C以上兩法計(jì)算的保溫結(jié)構(gòu)的外表面溫度均高于50C，不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要 求，該測(cè)試管段的保溫效果不合格。六、結(jié)論：筆者認(rèn)為，上述簡(jiǎn)化公式能直觀、迅速、簡(jiǎn)便地得出保溫結(jié)構(gòu)平均表面溫度 的數(shù)值，同時(shí)給出了簡(jiǎn)化公式的應(yīng)用條件。該公式可以用于生產(chǎn)管理過程中對(duì)保 溫結(jié)構(gòu)表面溫度的估算。李開心支（1966）,男，工程師，1991年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院機(jī)械系，長(zhǎng)期從事煉化企業(yè)設(shè)備管理工作，已發(fā)表論文