土木工程网,因为专业,所有专注,土木工程综合第一门户网站,土木之家!

最近更新|SVIP|会员中心|新闻公告|社区

资料
资料
文章
搜索

设计 办公楼 教学楼 住宅楼 综合商场 宾馆酒店 宿舍旅馆 工业厂房 施工组织 路桥工程 土木文库 别墅图纸 施工组织大全 站内公告

知识 施工技术 技术交底 设计知识 造价知识 安全文明 监理知识 市政工程 玩转工地 安装教程 在校学生 BIM知识 建筑图纸 结构图纸

资料 教程 工程测量 概预算 施工工艺 BIM教程 PKPM教程 土木网课 哈工大 同济大学 中南大学 东南大学 西北工大 考试教育

论文 建筑论文 结构论文 水利论文 现场管理 国标GB 行业标准 城建交通 地方标准 建设标协 建筑图集 规范合集 精选软件 建筑书籍

当前位置:首页 > 土木论文 > 暖通论文  >  直埋蒸汽管道隔热环绝热材料的选用分析

直埋蒸汽管道隔热环绝热材料的选用分析

发布日期:2020-03-09 21:11:34来源:土木工程网责任编辑:土木龙


导读:
拥有土木工程网,皆有可能。欢迎访问tmgcw.com
目前直埋蒸汽保温管道的应用越来越广泛,本文针对直埋蒸汽管道隔热环绝热材料的选用作了相应的分析。首先介绍了隔热环的设置、作用和技术要求,其次对隔热环绝热材料的选用进行了分析比较,并分别介绍了耐高温隔热钢
拥有土木工程网,皆有可能。欢迎访问tmgcw.com

拥有土木工程网,皆有可能。欢迎访问tmgcw.com

摘要: 目前直埋蒸汽保温管道的应用越来越广泛,本文针对直埋蒸汽管道隔热环绝热材料的选用作了相应的分析。首先介绍了隔热环的设置、作用和技术要求,其次对隔热环绝热材料的选用进行了分析比较,并分别介绍了耐高温隔热钢、石棉橡胶、纳米绝热材料和普通石棉板这四种绝热材料的性能和优缺点。 

  关键词: 直埋蒸汽管道;隔热环;绝热材料;分析 

  中图分类号:TU995.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)33-0026-02 

  0 引言 

  据记载显示,直埋蒸汽保温管道在我国已经应用了二十多年,随着我国经济的高速发展,各种基础建设也越来越多,直埋蒸汽管道的投资范围也越来越广泛。与此同时,随着直埋蒸汽管道的技术的不断发展和完善,对绝热材料的技术要求也越来越高。本文分析了有关直埋蒸汽管道隔热环绝热材料的选用,首先介绍了隔热环的设置、作用和技术要求,其中具体介绍了隔热环的五个方面的技术要求;其次对隔热环绝热材料的选用进行了分析比较,并分别介绍了耐高温隔热钢、石棉橡胶、纳米绝热材料和普通石棉板这四种绝热材料的性能和优缺点。 

  1 有关隔热环的相关特点 

  1.1 设置和作用 直埋蒸汽管道有一个非常重要的组件,即隔热环,其性能与蒸汽管的使用寿命有着重要的关联。隔热环有几种不同的类型,主要包括垫片型和半环型,前者是在应用于固定支架上,后者则是滑动支架。之所以在滑动支架和固定支架中安装一个重要的隔热环,是因为想要避免钢管的使用寿命受到影响,如果不装隔热环,就会形成热通道,使得外套钢管因温度过高而过度膨胀,并且还会使防腐层受到影响。 

  关于隔热环的作用,主要包括支撑和隔热两个方面。在滑动支架和钢管之间安装一个半环型的隔热环,能够有效的进行隔热,同时该隔热环有较强的抗压强度,能够在多重的重压下仍旧不会变形。这样一来,便可以使得钢管正常的工作而不会产生钢管移位等问题。而垫片型的隔热环则拥有更强的抗压强度,以便承受较大的反弹力和内推力,反弹力是因为钢管工作中由于补偿器受到热膨胀而产生的,而内推力则是由于管道内压而形成的。 

  1.2 技术要求 隔热环是直埋蒸汽管道的重要组成部分,而隔热环本身也有两个重要的指标,就是其热导率和抗压强度。一方面隔热环的热导率影响着管道的外防腐层的使用寿命,同时也与管道的保温效果有着重要联系;另一方面,在管道运行时对隔热环的抗压强度也有较高要求,影响着蒸汽管道的正常工作。此外,隔热环还应该具备一定的防水性,这样可以避免在保温层进水后对隔热环的工作性能产生影响,而且当隔热环在吸水后其氯离子的渗出应该在一定标准以内,这样可以避免蒸汽管道被腐蚀。在通过分析和论证之后可以发现,关于抗压强度的技术要求,半环型隔热环是大于或等于2Mpa即可,而垫片型隔热环则是大于或等于5Mpa。关于热导率的要求是越低就越好。由于管道在运行过程中的介质温度有时可能会达到350℃,所以隔热环也必须具有350℃以上的长期耐温能力。 

  具体来说,隔热环的技术要求包括以下几个方面: 

  ①抗水性。所谓抗水性就是需要隔热环能够有憎水的性能,或者是材料不会汲水,对于那些容易进水而且又容易沥水的材料,现在很难满足直埋蒸汽管道的需求。因为材料一旦进水后,其导热率会大大增加,从而使得界面温度发生巨变,导致原本设计好的保温结构遭到破坏,无法正常的工作。 

  ②绝热性。所谓绝热性是指对隔热环的的导热性能有所要求,要求材料的导热系数越小越好,当其导热系数太高时,就会需要增加材料的外层的厚度,这样不但会影响防腐层的功能还会加大成本的支出。 

  ③工艺性能。对于隔热环中的绝热材料来说,生产工艺比较复杂,质量无法得到保证,同时在运输途中或者是安装的时候,容易出现碰撞,在外部受损后如果没有得到修复就会形成潜在的隐患。因此,对绝热材料的工艺性能也有一定要求。 

  ④材料的使用寿命。对于绝热材料一般要求其能够耐高温,尽管一些材料能够耐高温,但是其持久性却有所欠缺。往往这些绝热材料能够在短时间内耐受高温,但时间一长其性能就大大降低,一些材料会出现破裂或是粉化的现象,一些材料会因为粘接剂失去功效而导致保温结构遭到破坏的现象。这些都表明材料的耐温持久性较差,材料的使用寿命不能达到要求。   ⑤抗事故性能。一般由于一项工程的完成需要较长的时间,在此期间管道的保护层可能会遭到损坏,同时会有安装时遭遇雷雨天气、地下水出现渗透、内管出现漏气等各种事故,这时就要求绝热材料能够具有相应的抗事故能力,那么就不会在发现事故时出现工程全线崩溃的现象。 

  2 隔热环绝热材料选用的分析比较 

  对于绝热材料的选用,应该根据具体的材料性能和隔热环的技术要求来选择,现在绝热材料有很多不同的种类。所谓绝热材料是指在常温下热导率小于0.3W/(m·K)的材料,所以那些大于或等于该标准的材料就不能选用。在比较各种材料的绝热性的时候,应该在抗压强度和温度相同的情况下进行比较,否则,就没有任何意义。尽管现在的绝热材料种类很多,但是目前主要采用的几种分别是:耐高温隔热钢、石棉橡胶、纳米绝热材料和普通石棉板。 

  2.1 普通石棉板 对于普通石棉板,这种绝热材料属于板材,所以包裹在管道上面的时候很难成型,而且很难与管道贴合在一起,此外还比较容易折断。所以这种绝热材料的绝热效果较差,还会影响滑动支架的牢固性,缺乏较强的支撑能力。这种绝热材料在前些年的应用较广,后来由于其较差的绝热性,使得外钢管在工作中容易温度过高,支架松动的现象时有发生,后来其应用逐渐减少。不过,其价格较为便宜,所以仍旧有一些地方采用这种绝热材料,比如一些较小的生产直埋蒸汽管道的企业。 

  2.2 石棉橡胶 石棉橡胶不同于普通石棉板,它普遍应用于当前的直埋蒸汽管道行业领域中,它是利用石棉板和橡胶相结合,橡胶是能够耐高温的,而石棉板则是能耐高强度的。在橡胶中添加云母,可以提高橡胶的耐热性和相应的绝热性能。目前很多大城市的工程项目采用的绝热材料都是石棉橡胶。当然,这种材料也具有其相应的优点和缺点。关于石棉橡胶的优点,主要包括成型好,有较强的耐压强度,制作较为简单等;而关于石棉橡胶的缺点,包括石棉不太环保,含有致癌的物质。此外,由于石棉导热率较大,所以在制作隔热环的时候必须增加其厚度,这样便会使得成本付出有所增加。由于橡胶和石棉板是分别比较耐高温和高强度的,因此它们的价格也比较昂贵。这样一来隔热环的整体造价就比较高。直埋蒸汽管道的使用年限要求是二十五到三十年,但是由于橡胶具有耐高温却容易老化的缺陷,目前还不能确定是否能够达到该使用标准。 

  2.3 耐高温隔热钢 耐高温隔热钢是一种升级换代产品,它是针对石棉橡胶而研发的。原材料主要是镁化合物,是几种材料相互粘合而制成的一种层状结构的材料,由内而外分别是硅酸铝毯、复合隔热钢、玻璃纤维带。其中中间层是由多种材料复合并采用模具浇注而成。这种材料的绝热效果比较好,目前在很多城市的工程中得到了应用。对于耐高温隔热钢的优缺点主要有以下几点,优点包括能抗老化从而使用寿命较长,有较好的隔热效果和抗压效果,还比较环保;缺点在于复合隔热钢的生产较为复杂,由模具浇注制成,需要花费较长的时间才能完成,而且还需要进行养护以保证其物理性能能够达标。 

  2.4 纳米绝热材料 纳米绝热材料是一种绝热性较好的材料,其自身的纳米填料热导率较小,另外导热的纳米颗粒面积比较小,所以总体的绝缘效果非常好。纳米孔硅微粉是一种多孔结构,这种结构超微细而且细密,使得气体不易流动,也就能够具有较低的热导率。 

  根据传热学的知识可以知道,介质的尺度小到微纳米级的时候,导热体就会转换成绝热体,由于在孔隙之中,气体是静止的状态,不能进行布朗运动,也无法进行导热。几乎所有的气体分子都附在孔壁上,即使会有个别分子进行运动也会因与孔壁发生碰撞使得热能量减少,同时孔壁为绝热材料,导热性非常低。纳米孔硅微粉的孔隙较小,能够对气体分子的运动起到阻碍作用。 

  尽管纳米绝热材料是最新研制的绝热材料,具有隔热效果好的优势,然而在目前的直埋蒸汽管道生产中还没有应用这种材料,主要是这种材料的价格相当的高昂,刚开始时没有厂家选择这种隔热环绝热材料进行生产。对于这种材料的优缺点主要包括以下几方面,优点包括有良好的绝热效果,能够耐高温;缺点在于生产工艺较复杂,生产周期长,需要花费时间进行养护,同时,高强度的纳米绝热材料的价格也是非常之贵。 

  3 绝热试验 

  对于以上四种绝热材料,采取绝热实验,试样的长度为80cm,宽度为40cm,高度为40cm,把这几种材料放在温度为21-25℃,相对湿度为45%-55%的条件下,持续大约二十四个小时。然后把这四种绝热材料放在平板加热器上面,设定加热温度为350℃,直到温度达到350℃之后再继续加热三个小时,最后测量四个样品材料的冷面温度。根据实验测得数据如下:普通石棉板的冷面温度是140℃,石棉橡胶的冷面温度是110℃、耐高温隔热钢的冷面温度是100℃,纳米绝热材料的冷面温度是70℃。可以看出,纳米材料的绝热性是这几种绝热材料中最好的。 

  4 结语 

  在以上几种绝热材料中,纳米绝热材料的性能无疑是最好的,无论是耐温性能、抗压强性能还是综合的使用寿命,它都是制作隔热环最好的选择,然而高昂的造价却是不得不考虑的问题。随着我国绝热材料的技术的不断发展和完善,在市场中已经形成了生产规模化、性能越来越好、成本越来越低的状况,无论是性能相对较落后的石棉橡胶、还是发展前景更好的纳米绝热材料,企业在选择时都应该根据市场的实际情况,选择性价比更好的绝热材料来使用。总之,绝热材料是制作隔热环的总要材料,而隔热环是直埋蒸汽管道非常重要的组件,所以选择好的绝热材料是工程实施的重要环节。 

  参考文献: 

  [1]施利毅.纳米材料[M].上海:华东理工大学,2007:233. 

  [2]王淮,杨立新.直埋蒸汽管道技术的探讨[J].煤气与热力,2003,23(5):290-292. 

  [3]刘晓玲.钢外护高温预制复合保温蒸汽直埋管的设计[J].煤气与热力,2003,23(9):547-550.

拥有土木工程网,皆有可能。欢迎访问tmgcw.com

最近更新 | 关于我们 | 联系方式 | 代做毕业设计 | 免责声明 | 下载帮助 | 广告联系 | 网站地图 | 公众号| 手机版 | sitemap

Copyright 2008-2023 TMGCW.com 【土木工程网】 版权所有 黔ICP备13000263号-8贵公网安备 52010302003430号

声明:本站资源均来源于网友投稿或转载自其他网站,本站不进行任何扫描/翻录/篡改署名,所有资料仅供网友学习参考交流,正式使用请购买正版,若侵犯了您的权益,请联系我们予以删除。