当前位置：文档之家 › 导热胶泥伴热传热特性及节能潜力研究

导热胶泥伴热传热特性及节能潜力研究

  • 格式：pdf
  • 大小：2.25 MB
  • 文档页数：4

第46卷第2期石油与天然气化工CHEMICAL ENGINEERING OF OIL & GAS117

导热胶泥伴热传热特性及节能潜力研究

朱玉琴许锋张海瑞

西安石油大学

摘要导热胶泥伴热是对传统伴热的一种优化，通过在伴热管与工艺管之间填充导热胶泥，把原 来的线接触改变为面接触，一方面增大伴热面积，另一方面用高导热系数的导热胶泥代替低导热系数的 空气，从而增大传热效率。利用FLUENT软件对导热胶泥蒸汽伴热系统的传热特性和节能潜力进行 了数值模拟分析。结果表明，在伴热蒸汽温度相同时，导热胶泥伴热系统较传统伴热管伴热系统能提高 工艺介质温度2 0〜4 5 SC左右，节能潜力较为显著。该研究结果为伴热过程的优化及工程应用提供了理 论依据。关键词导热胶泥传热节能潜力 FLUENT软件中图分类号：TE832. 3+4 文献标志码：A DOI： 10. 3969/j. issn. 1007-3426. 2017. 02. 023

Investigation on heat transfer characteristics and energy-saving

potential of thermal tracing with thermal cement

Zhu Yuqin, Xu Feng, Zhang HairuiXi7an Shiyou University an, Shaanxi，China

Abstract： By filling with thermally conductive cement between the heat pipe and the process pipe, line contact was altered to surface contact, which thus increased the heating area, as well as the heat transfer efficiency by replacing the air with low thermal conductivity with a high thermal conductive cement. In this manner, the thermal cement heat tracing was an optimization for the traditional one. Heat transfer characteristics and energy-saving potential of thermal clay steam heating system was simulated with FLUENT software in this paper. The results of simulation showed that at the same heating steam temperature, the process temperature was about 2〇〜45 °C higher with thermal clay heating system than the traditional one, demonstrating significant energy-saving potential. The similation results would provide a theoretical basis for optimization and engineering applications of thermal processes.Key words： thermal cement, heat transfer, energy-saving potential, FLUENT software

伴热在石油化工中有非常广泛的应用，其目的是

防止在远距离输送物料时，由于热损而造成温度下降

和由此产生的黏度増加、输送困难、物料凝固等。目

前，蒸汽伴热、电伴热等均有广泛应用[>2]。蒸汽伴热

分为套管伴热和外伴热管伴热，蒸汽外伴热管伴热工 艺简单，其应用最为广泛，但因施工质量的限制，很难

保证工艺管和伴热管间完全贴合，造成伴热管和工艺

管间的脱离，使伴热管和工艺管间存有一层空气。由

于空气的导热系数很低，工艺管和伴热管的热量传递只能通过密封在保温层中的空气对流进行传热，因其

传热效果差，故存在易使物料堵塞管道和物料变性、蒸

汽消耗量大等问题[3]。

解决普通伴热管上述问题的有效措施可采用高导

热系数的导热胶泥，将它敷设在伴热管和工艺管道之

间的间隙处，使伴热管与工艺管间的空气层被高导热

系数的导热胶泥层所代替，工艺管与伴热管之间的线 接触变为面接触（如图1和图2所示），可有效降低传

热热阻，提高伴热管和工艺管间的传热效率，保证了工

作者简介：朱玉琴（1965 —），女，工学博士，副教授，西安石油大学任教，主要从事化学工程与工艺的教学和研究工作。E-mail:zhuyq@

xsyu.edu.cnIIS朱玉奪等导热胶泥伴热传热特性及节能潜力研究紐7

艺管道的伴热要求。导热胶泥的节能降耗效果突

出其应用不仅提高了化：|生产装置的安全运行，，且

给企业带来较高的经济效益和社会效益&6]。但由于

缺乏导热胶泥伴热的理论和生产数据，，国内至今没有

推广导热胶泥伴热的应用。本研究利用计算流体力學（CFD)模拟软件，研究

和分析导热胶泥伴热系统的传热机理和伴热特性，从

能量的品质和能级匹配角度分析节能潜力，为导热胶

泥伴热的工程应用提供理论依据。

保溫层 工艺管 物料 空气夹层 导热胶泥 伴管

图1 一根伴热管加导热胶泥伴热系统 Figure 1 Heat tracing system of thermal cement with one heating pipe

图2两根伴热管加导热胶泥伴热系统 Figure 2 Heat tracing system of thermal cement with two heating pipes

l物理模型、控制方程和计算说明

i.i物理模型和控制方程在对圈1和圈2中的伴热系统传热特性进行模拟

计算时，分别采用了质儀背恒方程、动量守恒方程、能

量守恒方程和标准湍流模型ts方程m。

质量守恒方程：dp_^_d{pu) | d{py) | d (pit；) _ ^ (1)dt dx dy dz动鬣:守恒方程：

+ div(j〇w u) = div(/igradji) — ^ + Su (2)

) +diy(iOT,w.)= divC/igrada.) — (30

3 (f 广.)+ div(;(〇wM) = div (^grada；) — +S„ (4)

能量守恒定律：^+ div〇?« T》=tliv(^-gr.adT') + Sx (—5).式中^为流体密度，kg/m3 为时间，s_.rw、t;和w为速

.度在x.、y和e方向的分量，m/s^为流体微元体上的

甚:力，Pa.i 为流体速度矢量，^为运动.黏度， Pa • s;S„、S。和SI(J为动量守恒的广义源项^为比热

容,kj/(kg • T);T为温度，K;々为流体的传热系数，

WAm2 • r);Sr为黏性耗散项。

1.2模拟计算和网格划分说明

为了简化模拟计算.所用模型中不考虑表面不确

定性的热辐射换热9空气夹层内由予温度梯度的存在 形成負然对流，其強弱由葛拉晓夫数(Gr)表征。通过

计算，〇的土限值为1.8X10'确定为层流自然对流s

内伴热管壁和内工艺管壁的对流换热系数根据流体的

流动状态和流体特性用相应的对流换热公式计算。外 保温层对流换热系数由式(5)确定。

163Z (10+6-\/*W、. (6)

式中m为保温层外表面的散热系数，WAm3 • ru 〜为伴热系统所处环境的凤速，m/s_E

伴热管伴热系统，尤其是空气夹层处结构较为复

杂，选择了«结构化网格Es]，指定网格M域中只包括兰 角形单元，网格间距为1 mm。对空气,夹肩狭长封闭

区域弧面相交处的网格进行了分块划分和边界层加 密，采用Bousshmsq模型加快收敛速度。

2模拟条件和结果分析

2.1模拟条件首先,在北方11. 5 r的环境温度和以蒸汽为伴热

介质的条件下（不加导热胶泥时），对公称直径为 IS mm的伴热管伴热系统的传热进行了模拟计算，计

算结果与石油化X管道设计标准一致，如表1所列t6]，

验证了窗模型计算的正确性与可零性a

导热胶泥单根伴热管和双根伴热管伴热系统（见 图1和图2)的模拟条件参，考石袖化翼，管道设计衾1

中的参数™。伴热管为单位长度AISI13.04不锈钢管，

工艺管为AISIQ10碳钢管f保温材料为碳酸钙，以蒸汽

为伴热介质，其对流换热系数为1 1〇〇 W/(m2 • K);

工艺介质为常压下原油，其对流换热系数为2 3S8 W/

(m2 _K)。由式（6)得到外保温廣壁面的对流换热系

数为22. 66 WAm2 • K)。伴热管附近敷设导热胶泥

的伴热系统如图1和2所示，导热胶泥的导热系数取保温层 工艺管 物料 空气夹层 导热胶泥

伴管第46卷第2期石油与天然气化工CHEMICAL ENGINEERING OF OIL & GAS119

表1无导热胶泥伴热管模拟计算结果 Table 1 Simulation results of heating pipe without thermal cement环境温度，北方11.4°C工艺管保温层伴热管根数及公称直径（nXDN，mm)伴热管根数及公称直径（nXDN，mm)公称直径/厚度/蒸汽温度为151 ’C蒸汽温度为183 ’Cmmmm工艺介质维持温度AC工艺介质维持温度AC7080901001101209010011012013014015050501X151X151X151X151X151X151X151X151X151X151X151X152X1580501X151X151X151X151X152X151X151X151X151X151X151X152X15100601X151X151X151X151X152X151X151X151X151X151X151X152X15150601X151X151X151X152X151X151X151X151X151X152X152X15200601X151X151X152X152X152X151X151X151X151X152X152X153X15250601X151X151X152X151X151X151X151X152X152X15

表2导热胶泥伴热管模拟计算结果 Table 2 Simulation results of heating pipe with thermal cement

工艺管 公称直径/mm保温层厚度/mm环境温度，北方11.4 I：伴热管根数及公称直径（nXDN，mm) 蒸汽温度为151 ’C伴热管根数及公称直径（nXDN，mm) 蒸汽温度为183 ’C工艺介质维持温度广C工艺介质维持温度广C10512513014013014015016517050501X151X151X151X151X151X151X151X151X1580501X151X151X152X151X151X151X151X151X15100601X151X151X152X151X151X151X151X152X15150601X151X151X152X151X151X151X152X152X15200601X151X152X152X151X151X152X152X152X15250601X151X152X152X151X151X152X152X152X15

合集下载

聚氨酯导热结构胶在新能源应用中的应用

聚氨酯导热结构胶在新能源应用中的应用

1. 介绍聚氨酯导热结构胶在新能源应用中的重要性

聚氨酯导热结构胶作为一种具有良好导热性能和结构强度的材料，在新能源领域中具有重要的应用价值。随着新能源技术的不断发展，聚氨酯导热结构胶在光伏电池、锂电池、电子器件等领域中得到广泛应用，为提高能源转换效率和延长设备使用寿命发挥了重要作用。

2. 聚氨酯导热结构胶在光伏电池应用中的优势

在光伏电池中，聚氨酯导热结构胶可以起到导热传热和结构支撑的双重作用。它具有良好的导热性能，可以有效地将光伏电池产生的热量传导到散热片上，提高光伏电池的工作效率。聚氨酯导热结构胶还能够固定和保护光伏电池的结构，延长其使用寿命。

3. 聚氨酯导热结构胶在锂电池应用中的作用

在锂电池中，聚氨酯导热结构胶可以作为电池芯与外壳之间的导热材料，起到优良的导热和结构支撑作用。它能够有效地将电池内部产生的热量传导到外壳上，提高锂电池的工作效率和安全性。聚氨酯导热结构胶还可以增强锂电池的结构强度，并提高其抗震性能和抗压性能。

4. 聚氨酯导热结构胶在电子器件中的应用

在电子器件领域，如LED灯、电子散热器等，聚氨酯导热结构胶被广泛应用于导热垫、导热胶片等部件中。它能够有效地将电子器件产生的热量传导到散热器或外壳上，提高电子器件的工作效率和稳定性。聚氨酯导热结构胶还可以提高电子器件的结构强度，延长其使用寿命。

5. 结语

聚氨酯导热结构胶作为一种重要的新能源材料，在光伏电池、锂电池、电子器件等领域中发挥着重要作用。它的优良导热性能和结构强度，为提高能源转换效率和延长设备使用寿命提供了有力支持，对于推动新能源技术的发展起到了重要的推动作用。希望未来能够进一步加强聚氨酯导热结构胶的研发和应用，为新能源领域的持续发展做出更大的贡献。6. 聚氨酯导热结构胶在新能源应用中的未来发展趋势

随着新能源技术的不断发展和应用，对聚氨酯导热结构胶的要求也将不断提高。未来，随着新能源设备的不断升级和更新，对聚氨酯导热结构胶的导热性能、耐高温性能、耐老化性能等方面都将提出更高的要求。未来的聚氨酯导热结构胶将更加注重材料的研发创新，以及在工艺和生产工艺上的持续改进和优化。还需要加强对于聚氨酯导热结构胶在新能源领域中的应用技术研究，不断探索和发展具有更高导热性能和结构强度的新型导热结构胶材料，满足新能源设备不断提高的性能要求。

导热胶泥定额

导热胶泥定额

第 1 页 共 3 页 导热胶泥定额

【最新版】

目录

一、导热胶泥的概述

二、导热胶泥的种类

三、导热胶泥的性能

四、导热胶泥的应用范围

五、导热胶泥的定额

六、导热胶泥的选购与储存

正文

一、导热胶泥的概述

导热胶泥，又称导热硅胶泥，是一种具有高导热性能的硅酸盐材料。它以硅酸铝纤维、硅酸盐等为基本原料，添加一定比例的有机硅树脂、抗磨、抗老化等辅助材料制成。导热胶泥具有良好的导热性能、抗压强度、抗拉强度和耐高温性能，广泛应用于各类工业设备的保温、隔热和密封等领域。

二、导热胶泥的种类

根据不同的使用环境和要求，导热胶泥可分为以下几种类型：

1.普通型导热胶泥：具有较好的导热性能、抗压强度和抗拉强度，适用于一般工业设备的保温、隔热和密封。

2.高温型导热胶泥：具有优异的耐高温性能，能在高温环境下保持良好的导热性能和物理性能，适用于高温设备的保温、隔热和密封。

3.柔韧性导热胶泥：具有良好的柔韧性和抗拉强度，适用于需要柔性连接的设备和管道的保温、隔热和密封。 第 2 页 共 3 页 4.阻燃型导热胶泥：具有优良的阻燃性能，可在火灾发生时阻止火势蔓延，提高设备的安全性能。

三、导热胶泥的性能

导热胶泥具有以下优良性能：

1.高导热性能：导热胶泥具有较高的导热系数，可以有效地传递热量，减少热损失。

2.良好的耐温性能：导热胶泥具有优异的耐高温性能，可在高温环境下长期使用。

3.良好的抗压、抗拉强度：导热胶泥具有良好的力学性能，能承受一定程度的压力和拉力。

4.化学稳定性：导热胶泥具有较好的化学稳定性，对大部分酸、碱、盐等化学物质具有较强的耐腐蚀性。

四、导热胶泥的应用范围

导热胶泥广泛应用于以下领域：

1.工业设备：如窑炉、锅炉、热交换器等设备的保温、隔热和密封。

2.管道系统：如蒸汽管道、热力管道、油气管道等高温介质的保温、隔热和密封。

3.电子电器：如计算机、通信设备、家电等电子产品的散热绝缘和密封。

积水保力马导热凝胶

积水保力马导热凝胶

积水保力马导热凝胶

积水保力马导热凝胶，是一种高效便捷的热导材料，具有良好的导热性能，广泛应用于电子产品、汽车、航空航天等领域。它能够提高设备的散热效果，保护电子元件的稳定工作，增加产品的寿命，并节约能源。本文将从导热材料的重要性、积水保力马导热凝胶的特点和应用案例等方面进行论述。

导热材料的重要性

在电子产品的发展过程中，热量问题一直是制约性能提升的关键因素之一。由于元器件工作时会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，将会导致设备过热、温度不稳定等问题，甚至对元器件的正常工作造成影响。因此，导热材料的选择和使用十分关键。合理选择导热材料可以提高设备的散热效果，保护元器件的稳定工作，提高产品的性能和可靠性。

积水保力马导热凝胶的特点

积水保力马导热凝胶具有以下几个主要特点：

1. 导热性能优越：积水保力马导热凝胶采用高导热材料制成，导热系数高，导热性能优越。它能够有效地将热量从热源传递到散热器，提高散热效果，保持设备的正常温度。

2. 良好的粘附性：积水保力马导热凝胶具有良好的粘附性，能够牢固地粘附在元器件和散热片之间，不易脱落。这样可以有效地提高导热效果，减少热阻，保护元器件的正常工作。 3. 高温稳定性：积水保力马导热凝胶具有良好的高温稳定性，能够在高温环境下保持其导热性能和物理性能的稳定。它能够承受一定的温度变化和热压力，不会因为长时间的使用而出现破裂、分解等问题。

积水保力马导热凝胶的应用案例

1. 电子产品领域：在电子产品中，积水保力马导热凝胶广泛应用于芯片、硬盘、电源、显示器等元器件的散热和保护中。通过使用积水保力马导热凝胶，可以提高设备的散热效果，降低元器件的工作温度，延长产品的使用寿命。

2. 汽车领域：汽车是一个复杂的系统，内部包含大量的电子元件。积水保力马导热凝胶可以应用于汽车发动机、变速器等部位，提高散热效果，保护电子元器件的稳定工作，提高汽车的可靠性和安全性。

3. 航空航天领域：在航空航天领域，温度的变化和航天器长时间的工作对电子元件提出了极高的要求。积水保力马导热凝胶可以应用于卫星、导弹等设备中，提高散热效果，保护电子元器件的正常工作。

粘土的导热系数

粘土的导热系数

粘土的导热系数

导热系数是一个物质传导热量的性质参数，它描述了物质在温度梯度下热量传递的能力。对于粘土这样的材料来说，导热系数的大小与其结构、组成以及水分含量等因素密切相关。本文将探讨粘土的导热系数及其影响因素。

一、粘土的导热系数是多少？

粘土的导热系数一般较低，通常在0.1-0.6 W/(m·K)之间。导热系数较低的特性使得粘土成为一种优秀的绝热材料，在建筑领域得到广泛应用。此外，由于导热系数较低，粘土具有良好的保温性能，能够有效降低能源的消耗。

二、影响粘土导热系数的因素有哪些？

1. 粘土的类型：不同类型的粘土其导热系数有所差异。一般来说，黏土矿物颗粒之间的孔隙度越大，导热系数就越高。而粘土中含有的有机物和水分则会降低导热系数。

2. 粘土的结构：粘土的微观结构对导热系数有着重要影响。粘土矿物的层状结构使得热量在晶格间传输时需要克服层间结构的阻力，从而导致较低的导热系数。

3. 水分含量：粘土中的水分含量对导热系数有很大影响。水分能够填充粘土颗粒之间的孔隙，减少热量传导的路径，从而降低导热系数。因此，干燥的粘土导热系数较高，而含水较多的湿粘土导热系数较低。

4. 温度：温度对粘土的导热系数也有一定影响。一般来说，温度越高，导热系数也会相应增加。这是因为高温会使粘土中的分子振动增强，导致热量传递更加快速。

三、粘土导热系数的应用

由于粘土具有较低的导热系数，因此在建筑领域得到了广泛应用。粘土材料可以用于制作墙体、地板和屋顶等部位，起到良好的保温隔热作用。粘土的导热系数较低，可以有效地减少室内外温度的传导，提高室内的舒适度，并且节约能源。

粘土还具有良好的吸湿性能。在湿度较高的环境中，粘土可以吸收空气中的水分，起到调节湿度的作用。这一特性使得粘土材料被广泛应用于绿色建筑和生态环境中，为人们提供了一个舒适健康的生活空间。

总结起来，粘土的导热系数是一个重要的材料性质参数，它决定了粘土在温度梯度下的热量传递能力。粘土的导热系数受到多种因素的影响，包括粘土的类型、结构、水分含量和温度等。粘土具有较低的导热系数，常用于建筑领域，可以提供良好的保温隔热效果。粘土还具有吸湿性能，适用于绿色建筑和生态环境。通过深入了解粘土导热系数的特性和应用，可以更好地利用粘土材料的优势，为建筑和环境提供更好的解决方案。