管沟敷设供热管道热损失的计算

蒸汽管道温度损失计算及分析Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UTbw k p g f CG t t k l t •-=∆)(热水供热管道的温降1.计算基本公式温损计算公式为：式中：g k —管道单位长度传热系数C m w ο⋅/ p t —管内热媒的平均温度C ︒ k t —环境温度C ︒G —热媒质量流量s Kg /C —热水质量比热容C Kg J ︒⋅/ l ——管道长度m 由于计算结果为每米温降，所以L 取1m .管道传热系数为式中：n a ，w a —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο⋅2/n d ，w d —分别为管道（含保温层）内外径m i λ—管道各层材料的导热系数C m w ο⋅/（金属的导热系数很高，自身热阻很小，可以忽略不计）。

i d —管道各层材料到管道中心的距离m内表面换热系数的计算根据的研究结果，管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：Pr 为普朗特常数查表可得，本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得： 90摄氏度时Pr=;在75摄氏度时Pr=;外表面换热系数的计算由于采用为直埋方式，管道对土壤的换热系数有：式中：t λ—管道埋设处的导热系数。

t h —管道中心到地面的距离。

3.假设条件：A. 管道材料为碳钢（%5.1≈w ）B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于 C m w ο⋅/C.土壤的导热系数t λ=C m w ο⋅/ D. 由于本文涉及到的最大管径为，所以取t h =E.保温材料为：聚氨酯，取λ=C m w ο⋅/ F. 保温层外包皮材料是：PVC ，取λ=C m w ο⋅/ G.在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小，可以忽略不计。

4.电厂实测数据为：管径为300mm 时，保温层厚度为：50mm ，保温外包皮厚度为：7mm ； 管径为400mm 时，保温层厚度为：51mm ，保温外包皮厚度为：；管径为500mm 时，保温层厚度为：52mm ，保温外包皮厚度为：9mm ； 管径为600mm 时，保温层厚度为：54mm ，保温外包皮厚度为：12mm ； 蒸汽管道损失理论计算及分析1、蒸汽管道热损失公式推导稳态条件下，通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量q 1是相同的。

1.计算基本公式温损计算公式为：式中：—管道单位长度传热系数—管内热媒的平均温度—环境温度—热媒质量流量—热水质量比热容——管道长度由于计算结果为每米温降，所以L取1m .管道传热系数为式中：，—分别为管道内外表面的换了系数，—分别为管道（含保温层）内外径—管道各层材料的导热系数（金属的导热系数很高，自身热阻很i小，可以忽略不计）。

—管道各层材料到管道中心的距离m内表面换热系数的计算根据的研究结果，管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：Pr为普朗特常数查表可得，本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得：90摄氏度时Pr=;在75摄氏度时Pr=;外表面换热系数的计算由于采用为直埋方式，管道对土壤的换热系数有：式中：—管道埋设处的导热系数。

—管道中心到地面的距离。

3.假设条件：A. 管道材料为碳钢（）B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数都趋近于C.土壤的导热系数=D. 由于本文涉及到的最大管径为，所以取=E.保温材料为：聚氨酯，取=F. 保温层外包皮材料是：PVC，取=G.在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小，可以忽略不计。

4.电厂实测数据为：管径为300mm时，保温层厚度为：50mm，保温外包皮厚度为：7mm；管径为400mm时，保温层厚度为：51mm，保温外包皮厚度为：；管径为500mm时，保温层厚度为：52mm，保温外包皮厚度为：9mm；管径为600mm时，保温层厚度为：54mm，保温外包皮厚度为：12mm；蒸汽管道损失理论计算及分析1、蒸汽管道热损失公式推导稳态条件下，通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量是相同的。

根据稳态导热的原理，可得出蒸汽保温管道的导热热流量式为：2、总传热系数及其影响因素分析总传热系数k式中：—蒸汽对工作钢管内壁的换热系数—蒸汽管道各层材料的导热系数—蒸汽管道各层材料到管道中心的距离 ɑ—蒸汽管道对土壤的换热系数（直埋）或蒸汽管道与空气间的对流换热系数（架空或管沟）传热系数k 的影响因素1蒸汽与管道内壁的对流换热系数 ①计算公式:式中：—努谢儿特准则数 —蒸汽的导热系数—蒸汽管道工作钢管内径②影响因素：蒸汽管道的管径大小及蒸汽温度③ 文献数据分析结论：在蒸汽供热运行的温度范围内，蒸汽温度对对流换热系数的影响相对较小，在计算时该系数可近似地取平均值。

建标工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统中华人民共和国城镇建设行业标准供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定方法发布实施中华人民共和国建设部发布工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统目次前言范围引用标准术语测试分级和要求测试方法主要测试仪器仪表及准确度要求测试工作程序数据处理测试误差测试报告附录标准的附录供热管道保温后的允许最大散热损失值表附录标准的附录热流传感器表面热发射率与被测表面发射率不一致时的修正系数表附录提示的附录外护壳材料表面热发射率表附录标准的附录供热管道保温结构外表面总放热系数的计算附录提示的附录供热管道沿线情况及气象资料调查表附录提示的附录供热管道保温结构散热损失测试数据表工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统前言本标准依据设备及管道保温技术通则设备及管道保温效果的测试与评价所规定的原则制定而成制定过程中吸取了国内外对于供热管道保温技术的相关研究成果认真总结了各地实施保温效果测试的经验确定了四种具体的测试方法提出对测试传感器仪表的选择标定及安装测点选取及布置操作程序及数据处理方法等要求采用本标准对新建供热管道保温结构散热损失的现场测试与保温效果的评价可提供对该供热管道保温结构设计和建设工程质量进行评定验收的依据对已投入运行多年的现有供热管道保温效果进行普查和定期监测可提供是否要进行大修改建扩建的决策依据保温结构试样的实验室模拟环境和运行条件的保温效果测试可提供对保温结构设计保温材料选择预制保温管生产工艺和制造质量的评价依据采用本标准对直埋供热管道进行现场测试与保温效果评价时其允许最大散热损失值在无该类产品和工程标准前可依据设计要求进行评定本标准的附录附录附录是标准的附录附录附录附录是提示的附录本标准由建设部标准定额研究所提出本标准由建设部城镇建设标准技术归口单位建设部城市建设研究院归口本标准起草单位北京市建设工程质量检测中心第四检测所天津市管道工程集团有限公司保温管厂北京豪特耐集中供热设备有限公司北京直埋保温管厂本标准主要起草人杨金麟赵玉军杨帆段文波白冬君工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统中华人民共和国城镇建设行业标准供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定方法范围本标准规定了城市供热管道保温结构散热损失的测试与保温效果的评定方法本标准规定的测试方法包含现场测试方法和实验室测试方法现场测试方法适用于地上管沟直埋等敷设方式的供热管道测试实验室测试方法适用于对供热管道建设工程采用的管道保温结构保温效果的模拟测试和对生产施工单位保温管道产品的性能测试本标准规定的测试方法适用于不同供热介质及温度范围的单质单层保温结构和多层复合保温结构供热管道的散热损失测试本标准规定的测试方法适用于对供热管道的弯头三通等管件以及预制保温管接口部位保温结构的散热损失测试视现场条件和保温结构情况以及测试等级要求可选择不同的测试方法或者同时选用几种测试方法引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所有版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性设备及管道保温技术通则设备及管道保温效果的测试与评定绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法术语热流传感器的准稳态在两个连续的周期内热流传感器的读数平均值相差不超过实验室模拟测试模拟环境和运行条件的保温结构散热损失测试测试分级和要求测试分级供热管道保温结构散热损失测试分为三级中华人民共和国建设部批准实施工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统一级测试适用于采用新技术新材料新结构的供热工程鉴定测试二级测试适用于新建改建扩建及大修后供热工程的验收测试三级测试适用于供热工程的普查和定期监测实验室模拟测试预制保温管产品的生产鉴定执行一级测试定型预制保温管产品的施工工程现场抽样检测执行二级测试测试要求一级测试必须采用不少于两种不同的测试方法对照同步进行二级三级测试可采用一种方法测试测试方法热流计法测试原理用热阻式热流传感器热流测头和测量指示仪表直接测量保温结构的散热热流密度热流传感器的输出电势与通过传感器的热流密度成正比值为测头系数热流传感器的标定按中的方法进行必要时绘制系数与被测表面温度视作热流传感器的温度的标定曲线该曲线还应表示出工作温度和热流密度的范围使用范围应符合下列规定用于现场和实验室测试用于保温结构存在一定温差的工况并要求环境条件变化对测试结果产生的影响小热流传感器的贴附应满足下列要求应保持热流传感器与被测表面的良好接触保证附着系统的热阻在被测保温层热阻的以下贴附表面应清除尘土保证平整无间隙和气泡热流传感器应与热流方向垂直并保证热流传感器表面处于等温面中热接触材料可用双面胶纸黄油硅脂导热脂导热环氧树脂等并可使用压敏胶带或弹性圈等材料压紧地上或管沟敷设的管道保温结构外表面贴附的热流传感器应与被测表面的热发射率表面黑度保持一致可在传感器外表面涂敷与被测表面热发射率相近的涂料或贴附热发射率相近的薄膜否则应按本标准附录标准的附录对测试结果进行修正保温结构外表面热发射率除有条件实际测试外可参照本标准附录提示的附录确定直埋管道散热损失测试时应做好传感器及其接线处的防水处理宜将传感器设置在保温结构护壳内对于地下水位较高的直埋管道且必须在保温结构外表面贴附传感器时必须保证热接触面间不得渗入地下水热流传感器的性能应按产品说明书给定的标定系数进行修正当贴附部位的温度高于或低于传感器标定时温度的应采用公式进行仪表显示值的温度修正式中实际的热流密度产品说明书给定的修正系数仪表显示热流密度值热流传感器输出电势的测量指示仪表或计算机输入转换模块的准确度应与热流传感器的准确度相匹配当测定热流密度因环境影响而波动性时宜使用累积式仪表现场测定应满足下列条件应满足一维稳态传热条件减少外部环境因素的影响读取测定数据应在达到准稳态条件时工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统进行现场风速不应超过不能满足时应设挡风装置应避免传感器受阳光直接辐射的影响宜选择阴天或夜间进行测定或加装遮阳装置应避免在雨雪天气时进行测定环境温度湿度的测点应在距热流密度测定位置远处避免有其他热源的影响地温的测点应在距热流密度测定位置远处相同埋深的自然土壤中表面温度法测试原理对于地上地沟敷设的热力管道测定保温结构外表面温度环境温度风向和风速表面热发射率及保温结构外形尺寸按公式计算其散热热流密度式中散热热流密度总放热系数保温结构外表面温度环境温度总放热系数按附录标准的附录进行计算使用范围应符合下列规定用于现场和实验室测定用于地上地沟热力管道保温结构的现场散热损失测试保温结构外表面温度测定可用下列方法表面温度计法选择的表面温度计传感器应是热容小反应灵敏快速接触面积大热阻小时间常数小于应减少对传感器周围被测表面温度场的干扰热电偶法保证热电偶与被测表面的良好接触应采用以下贴附方式将热电偶焊接在导热性好的集热铜片上再将其整体贴附在被测表面上如图所示图将热电偶沿被测表面紧密接触一定长度如图所示图将热电偶嵌入被测表面上开凿的槽或孔中如图图所示图图用毫伏计电位差计或计算机输入转换模块读取测定值并应进行参比端温度补偿工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统红外辐射测温仪法被测表面反射的环境辐射与被测表面自身的辐射相比不可忽略时应同时进行被测表面比辐射率修正及环境辐射修正按红外辐射测温仪使用要求正确选择热发射率距离和发射角红外辐射测温仪测定保温结构外表面温度比辐射率环境辐射等效黑体温度则按公式计算保温结构单位表面积净辐射热损失环境温度测定应使用符合精度等级要求的温度计同步测定保温结构表面温度和环境温度应按下列条件选择环境温度测点位置地面敷设的热力管道环境温度测量应在距保温结构外表面处测定空气温度地沟敷设的热力管道环境温度应测定环地沟内壁附近的平均空气温度环境风速测定应使用符合精度等级要求的风速计在测量保温结构外表面温度时同步测量风向和风速温差法测试原理通过测定保温结构各层厚度各层分界面上的温度以及各层材料在使用温度下的导热系数计算保温结构的散热热流密度供热管道单层保温结构的热流密度和单位长度线热流密度按公式和公式求得式中热流密度单位长度线热流密度保温材料在使用温度下的导热系数保温材料内表面温度工程测试可认为是管中介质温度保温结构外表面温度保温层内径可视为钢管外径保温结构外径供热管道多层保温结构的热流密度和单位长度线热流密度按公式和公式求得式中热流密度单位长度线热流密度保温结构外径第层保温材料在使用温度下的导热系数保温材料首层内表面温度保温结构外表面温度第层保温材料外径保温层数工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统直埋供热管道保温结构的热流密度和单位长度线热流密度按公式和公式求得式中自然地温实测土壤导热系数管道中心至地表深度其余参数同稳态传热时保温材料首层内表面与工作钢管接触良好的条件下供热管道内的介质温度可视为保温材料首层内表面温度当保温结构外护壳较厚热阻不可忽视时应将外护壳作为保温结构中的一层来计算热流密度使用范围应符合下列规定用于现场和实验室测试用于供热管道保温结构预制时及现场施工时预埋测温传感器的测试对于未预埋测温传感器而必须在测试现场设置测温传感器时要严格使用相同材料和方法恢复保温结构的原始状态保温结构各层界面的温度可用埋入的热电偶或热电阻测量并应执行的要求保温结构的各层外径应在测定截面处按实际结构尺寸测量保温结构各层保温材料的导热系数应在实际被测供热管道的保温结构中取样并分别按实际平均工作温度测定热平衡法测试原理在供热管道稳定运行工况下测定被测管段的介质流量管段起点和终点的介质温度和或压力根据焓差法或能量平衡原理计算该管段的全程散热损失值对于蒸汽供热管道按公式计算全程散热损失式中管段的全程散热损失蒸汽质量流量据蒸汽参数查得的被测管段进出口蒸汽比焓对于热水介质供热管道按公式计算全程散热损失式中管段的全程散热损失热水质量流量据热水温度查得的被测管段进出口热水比热容被测管段进出口热水温度被测管段进出口处应按测试等级精度要求设置流量温度和或压力测量仪表若管段进出口处已安装有此类仪表应查验其精度及有效性使用范围应符合下列规定进行热平衡法测试的管段应是无旁路无途中泄漏和排放的供热管线管段用于具有一定传输长度和一定介质温降的供热管道保温结构散热损失的现场测试用于地上地沟和直埋敷设的供热管道保温结构散热损失测试工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统主要测试仪器仪表及准确度要求按照不同测试等级选用的仪器仪表准确度应符合表的要求表测试项目测试仪器仪表单位准确度要求一级二级三级外形尺寸钢直尺钢卷尺介质温度温度计介质压力压力表热水流量流量计蒸汽流量流量计保温层厚度游标卡尺保温层界面温度热电偶热电阻保温材料导热系数导热仪材料重量天平秤外表面温度热电偶热电阻外表面温度表面温度计外表面温度红外测温仪外表面辐射率红外辐射仪热流密度热流计环境温度地温温度计环境风速风速仪测试工作程序测试准备按测试任务性质和要求确定测试等级现场测定的供热管道概况调查内容包括敷设方式保温结构类型与尺寸管道总长度施工及投产日期沿线状况沿线地区气象资料等结合测试任务及现场调查结果制定测试方案测试方案包括下列内容制定测试计划确定测试人员确定测试方法及相应测定参数制定测试记录表格确定测试截面位置和测点传感器布置方案对于较复杂的供热管网应按管道直径分支情况保温结构类型分成不同的测试管段每一管段的测试截面设在管段的首末端并按管段实际长度和保温结构状况在其间再选择若干测试截面每一管段不得少于三个测试截面地上敷设供热管道的水平和竖直管应分别选取测试截面预制保温管道的每一管段应分别设接口处和管件处的测试截面至少各一个每一测试截面上沿周向的测点布置为地上敷设供热管道的测点布置如图所示上中测点上侧测点下侧测点风向45°125°135°上中测点125°135°下侧测点下侧测点上中测点125°135°中间测点45° 45°工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统图地沟敷设供热管道的测点布置可按图或其垂直对称位置布置直埋敷设双管供热管道的测点布置如图所示图地上和地沟敷设的双管供热管道直埋敷设单管供热管道可参照以上方法进行测点布置对于直径的供热管道可视情况在各测试截面上增加若干测点实验室模拟测试的供热管段其长度应管径时取管段长度在管段中间相距选取两个测试截面按中或的要求布置测点管径时应适当增加测点数量选配测试仪表校核其计量检定有效性对于无法安装测试仪表传感器的测点允许使用现场已有仪表但必须查验和记录该仪表传感器的有效证书和精度测试条件供热管道的运行工况稳定各测试截面处应达到稳定一维传热状态清理测点位置表面按要求设置测试仪表传感器设置过程中应保持保温结构的原来状态对于未预置传感器的直埋管道进行现场开挖或剖开保温结构设置传感器时必须严格按原始状态恢复保温结构按填埋要求及时回填稳定运行不少于后再查验是否达到稳态运行条件地上供热管道的测试只能在风速小于不受阳光直接辐射影响的条件下进行否则应采取挡风措施设置遮阳装置或在夜间阴天进行测试必要时要进行预备测试检查运行工况和测定的数据是否稳定开始正式测试记录数据数据处理整理测试结果编写测试报告数据处理原始记录数据表格整理数据计算将采集的可疑数据列出标明原因可不参加计算所测数据均按求算术平均值的方法处理工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统按各相应测试方法的计算公式计算出各测试截面处的平均热流密度值结果整理求各测试截面处热流密度值的算术平均值作为被测管段全长的平均热流密度并按公式计算出平均线热流密度式中管段全长的平均线热流密度保温结构外径管段全长的平均热流密度热平衡法测试结果即为管段全长的散热损失其平均线热流密度按公式和公式计算或式中全管段平均线热流密度被测管段长度其余参数同本标准和对管道接口处保温结构进行的散热损失测试应按接口长度和接口数量采用公式计算全管段接口处的总散热损失式中全管段接口处总散热损失接口处保温结构外径接口处实测热流密度一个接口处保温结构长度接口数量对供热管?乐蟹 殴芗 璞附 械纳⑷人鹗Р馐缘辈捎萌攘骷品ㄊ敝苯硬獾昧松⑷热攘髅芏鹊辈獾玫氖欠 殴芗 谋砻嫖露仁倍杂诘厣虾凸芄捣笊韫艿揽捎檬挡獾谋砻嫖露人闶跗骄 蛋幢砻嫖露确 扑闳攘髅芏榷杂谥甭竦墓芗 捎檬挡獾谋砻嫖露人闶跗骄 岛褪挡獾耐寥牢露鹊既认凳 蛋次虏罘 扑愠鋈攘髅芏然挂 捶 殴芗 璞傅氖导时砻婊 鬯愠鱿喽杂诟霉艿赖牡绷砍ざ炔 词导适 考扑愠鏊 蟹 殴芗 璞傅淖苌⑷人鹗Ч┤裙艿辣Ｎ陆峁咕植科扑鸫Φ纳⑷人鹗вΠ雌扑鹈婊 褪挡獗砻嫖露鹊乃闶跗骄 蛋幢砻嫖露确 扑愠鋈攘髅芏群蜕⑷人鹗Ы 馐越峁 垂 交凰愠傻钡啬昊蚬┤燃酒骄 露认碌娜攘髅芏仁街心昊蚬┤燃酒骄 露认碌娜攘髅芏仁挡馊攘髅芏鹊钡啬昊蚬┤燃酒骄 橹饰露炔馐允钡慕橹饰露鹊钡啬昊蚬┤燃酒骄 肪澄露瓤掌 露然虻匚虏馐允钡幕肪澄露瓤掌 露然虻匚录扑惚徊夤芏位蚬芡 淖苌⑷人鹗Ч芏巫苌⑷人鹗О垂 浇 屑扑愎こ探ㄉ标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统式中被测管段总散热损失被测管段平均线热流密度被测管段全长被测管段上全部接口处散热损失被测管段上全部阀门管件设备的散热损失被测管段保温结构破损处的散热损失管网总散热损失管网总散热损失为各管段散热损失之和按公式进行计算式中管网总散热损失第管段的散热损失管网中的被测管段数测试误差测试误差来源于仪表误差测试方法误差测试操作及读数误差运行工况不稳定及环境条件变化形成的误差等若出现的误差较大又较难作出分析时应采用多种测试方法对比测试或一种测试方法的重复性测试以确定测试误差和重复性误差一级测试应对测定各参数作出误差分析并对测试结果进行综合误差分析综合误差不应超过重复性测试误差不应超过二级测试应作出误差估计测试结果的综合误差不应超过重复性测试误差不应超过三级测试可不作误差分析和误差估计但重复性测试误差不应超过测试报告测试报告的内容概况说明项目及任务来源测试目的及测试等级测试日期测试项目状况测试现场及气象条件调查测试方案主要测试仪器仪表及精度测试工作安排及主要技术措施测试的主要参数记录数据测试项目的设计运行参数测试数据处理计算公式测试结果及误差分析测试结果分析按照附录标准的附录中表表和相关标准中允许最大散热损失值或设计要求对被测项目的保温效果进行评价提出建议原始记录数据处理资料及测试报告存档备查工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统附录标准的附录供热管道保温后的允许最大散热损失值表表给出季节运行工况允许最大散热损失值表季节运行工况允许最大散热损失值管道外表面温度允许最大散热损失表给出常年运行工况允许最大散热损失值表常年运行工况允许最大散热损失值管道外表面温度允许最大散热损失附录标准的附录热流传感器表面热发射率与被测表面发射率不一致时的修正系数表热流传感器表面热发射率与被测表面发射率不一致时的修正系数应按表选取表表面热发射率修正系数表被测表面发射率被测表面温度适用条件适用于硅橡胶热流传感器表面热发射率工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统表完被测表面发射率被测表面温度适用条件适用于金属热流传感器表面热发射率热流计测试结果应按公式进行修正式中热流密度修正值热流计实测值热发射率修正系数附录提示的附录外护壳材料表面热发射率表常用外护壳材料的表面热发射率按表选取表常用外护壳材料的表面热发射率表材料和表面状况粗制铝板工业用铝薄板严重氧化的铝铝粉涂料轧制钢板极粗氧化面钢板有光泽的镀锌铁皮有光泽的黑漆无光泽的黑漆色薄油漆涂层砂浆灰泥红砖石棉板胶结石棉沥青油毡纸粗混凝土石灰浆粉刷层油纸硬质橡胶工程建设标准全文信息系统工程建设标准全文信息系统附录标准的附录供热管道保温结构外表面总放热系数的计算供热管道保温结构外表面向大气空间的放热过程包括对流和辐射对流放?劝 ㄗ匀欢粤骱颓恐贫粤饔Ω 莶馐缘燃兜囊 蠓直鸾 凶芊湃认凳 募扑愣 恫馐怨┤裙艿辣Ｎ陆峁雇獗砻孀芊湃认凳 募扑闶夷诤凸芄捣笊璧墓┤裙艿。