專利名稱：棉類保溫材料在供熱管道上的布置方法
棉類保溫材料在供熱管道上的布置方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于供熱管道保溫材料技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種棉類保溫材料在供熱管道上的布置方法。
背景技術(shù)：
公知的保溫材料大致分為棉類與非棉類兩大類。目前廣泛應(yīng)用的棉類保溫材料有巖棉、玻璃棉、硅酸鋁棉、石棉、礦渣棉等；非棉類保溫材料有微孔硅酸鈣制品、聚氨脂泡沫塑料、橡塑制品、水泥珍珠巖制品、泡沫混凝土制品、聚苯乙烯泡沫塑料等。無論哪一種保溫材料，其材料的自身導(dǎo)熱系數(shù)都不小，譬如由玻璃纖維組成玻璃棉，其玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)約為I 玻璃棉的導(dǎo)熱系數(shù)約為O. 06玻璃導(dǎo)熱系數(shù)是玻璃棉導(dǎo)熱系數(shù)的16倍；混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)約為O. 93 而泡沫混凝土制品的導(dǎo)熱系數(shù)約為 O. 16 W/m·! ο原因是保溫材料內(nèi)部比較均勻的密布著空氣，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很小。我們都知道，傳熱有傳導(dǎo)、對(duì)流與輻射三種形式。純傳導(dǎo)是熱量通過密實(shí)無空隙的固體傳熱；純對(duì)流是熱量通過流體攜帶熱量的交換傳熱；純輻射是通過真空以高頻電磁波的方式將熱量從一處傳遞到另一處。保溫材料的導(dǎo)熱被普遍、簡(jiǎn)單或宏觀上認(rèn)為是傳導(dǎo)，保溫材料給出的導(dǎo)熱系數(shù)Λ的含義是一般固體傳導(dǎo)熱量的一個(gè)常規(guī)系數(shù)。然而，保溫材料并非密實(shí)無空隙的固體，也不是流體或真空，保溫材料是由固體與空氣組成的復(fù)合體，所以，保溫材料的傳熱是傳導(dǎo)、輻射與對(duì)流并存的綜合傳熱。
在非棉類保溫材料中，有一項(xiàng)“閉孔率”指標(biāo)，而棉類保溫材料沒有此項(xiàng)指標(biāo)，因?yàn)槊揞惐夭牧系拈]孔率為零。閉孔率指的是比較均勻的分布在保溫材料內(nèi)部的小空氣團(tuán)之間不相通，空氣只能在一個(gè)氣團(tuán)的小范圍內(nèi)對(duì)流。氣團(tuán)的薄壁阻止保溫材料內(nèi)的空氣大范圍對(duì)流，小氣團(tuán)周邊的薄壁形成對(duì)流傳熱的熱阻，所以，閉孔率越高，保溫材料的熱阻越大，導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)降低。非棉類閉孔保溫材料除了上述所講的對(duì)流傳熱之外，存在小氣團(tuán)內(nèi)的輻射傳熱以及小空氣團(tuán)空氣的傳導(dǎo)和氣團(tuán)周邊薄壁固體材料的傳導(dǎo)傳熱。即是非棉類閉孔保溫材料的傳導(dǎo)、對(duì)流及輻射三種傳熱方式并存的簡(jiǎn)單闡釋。非棉類不閉孔保溫材料的一般特征是密度相對(duì)較大，例如微孔硅酸鈣制品，最小密度為170kg/m3，最大密度達(dá)到270 kg/m3。由于非棉類不閉孔保溫材料密度較大,其保溫材料內(nèi)部所含空氣量較少,所以,一般非棉類不閉孔保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大。
棉類保溫材料一般是由無機(jī)材料纖維組成，其特征是不閉孔、密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小。由于棉類保溫材料內(nèi)部所含空氣量較大,而且不閉孔,所以,相對(duì)于非棉類保溫材料,棉類保溫材料以對(duì)流方式傳熱所占傳熱比例較大。
對(duì)流傳熱有強(qiáng)制對(duì)流和自然對(duì)流兩種方式，強(qiáng)制對(duì)流是流體借助于外力進(jìn)行強(qiáng)制熱交換；自然對(duì)流是利用流體溫度差造成的密度差所形成的熱交換。既然棉類保溫材料對(duì)流方式傳熱所占傳熱比例較大，所以，為了使棉類保溫材料在供熱管道上得到合理利用，有必要研究棉類保溫材料的對(duì)流傳熱特征。由于流體的密度與溫度成反比，所以，形成自然對(duì)流的必要條件是高溫在下側(cè)。也就是說，只有小密度流體向上漂浮、大密度流體向下沉降才會(huì)形成自然對(duì)流傳熱，反之，如果高溫側(cè)在上面，低溫側(cè)在下面，就不會(huì)形成自然對(duì)流傳熱。 供熱管道保溫材料內(nèi)的對(duì)流傳熱屬于自然對(duì)流傳熱。如圖I所示，由于高溫側(cè)I在保溫材料的下側(cè)(圖I中的箭頭方向?yàn)樯?，熱能由下向上傳遞，在小的閉孔保溫材料的封閉空間 2內(nèi)形成對(duì)流傳熱。反之，如果高溫側(cè)在上面，熱能由上向下傳遞，在小的封閉空間內(nèi)不會(huì)形成對(duì)流傳熱，熱能由上向下傳遞時(shí)，保溫材料的傳熱只有傳導(dǎo)與輻射。
圖2是水平敷設(shè)的棉類保溫材料保溫供熱管道的橫斷面圖。X軸為水平方向，y軸的方向垂直向上。圖2中的箭頭為保溫材料內(nèi)空氣的流動(dòng)方向，即保溫材料內(nèi)部對(duì)流傳熱的圖像表達(dá)。工作鋼管3附近的高溫空氣沿管道外壁周圍的保溫材料4自下而上向上流動(dòng)， 保溫材料外圍相對(duì)低溫的空氣向下流動(dòng)。由于棉類保溫材料4的對(duì)流傳導(dǎo)量較大，保溫材料內(nèi)部的熱空氣向上流動(dòng)，所以不難想象，保溫材料由傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流形成的綜合導(dǎo)熱系數(shù)與方向相關(guān)，即向上的綜合導(dǎo)熱系數(shù)較大，向下的綜合導(dǎo)熱系數(shù)較小。
圖3所示為水平敷設(shè)供熱管道的橫斷面圖，X軸為水平方向，y軸垂直向上。設(shè)從X軸到任意角度Θ方向上的導(dǎo)熱系數(shù)為/ ,假設(shè)其方向性導(dǎo)熱系數(shù)方程式為Λ = K + Ag(I)式中％——與水平方向夾角為Θ方向的導(dǎo)熱系數(shù)，;為——棉類保溫材料在水平方向的基本導(dǎo)熱系數(shù)，WImmK0例如上海歐文斯科寧超細(xì)玻璃棉(密度48kg/m3)，理論上(由廠家給出，實(shí)際應(yīng)用中有誤差)4 =1 = 0.029071+1.10022 xlOA+ 7.65229 Xltr10P(2)式中I——導(dǎo)熱時(shí)保溫材料內(nèi)的平均溫度，V ；Λ-保溫材料的基本導(dǎo)熱系數(shù)，iF/w·尤；Λ-——方向性附加導(dǎo)熱系數(shù)，即相對(duì)于水平方向，垂直向上的導(dǎo)熱系數(shù)增^——供熱管道棉類保溫材料傳熱方向與水平方向的夾角，。
式(I)即為棉類保溫材料在水平供熱管道上的假設(shè)方向性導(dǎo)熱系數(shù)方程式。
用測(cè)溫法驗(yàn)證玻璃棉在水平敷設(shè)供熱管道上的假設(shè)方向性導(dǎo)熱系數(shù)方程式的準(zhǔn)確性。如圖4所示測(cè)溫選擇的管道為Φ529Χ8蒸汽供熱，保溫厚度為200mm，保溫材料為上海歐文斯科寧超細(xì)玻璃棉，管道介質(zhì)溫度270°C，測(cè)溫時(shí)的室外溫度為1°C。為避免陽(yáng)光照射和風(fēng)力的影響，在風(fēng)速幾乎為零且陰天無太陽(yáng)照射的情況下測(cè)溫。
按常規(guī)計(jì)算管道單位長(zhǎng)度熱損失根據(jù)管道單位長(zhǎng)度熱損失的計(jì)算公式[I]
權(quán)利要求
1.一種棉類保溫材料在供熱管道上的布置方法，其特征是在供熱管道上棉類保溫材料的布置方法是上厚下薄的布置方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棉類保溫材料在供熱管道上的布置方法，其特征是所述棉類保溫材料為上厚下薄的保溫棉管殼結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的棉類保溫材料在供熱管道上的布置方法，其特征是所述棉類保溫材料上部比下部的厚度厚109Γ50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的棉類保溫材料在供熱管道上的布置方法，其特征是所述棉類保溫材利為不同心的保溫棉管殼結(jié)構(gòu)，即保溫層的內(nèi)圓心相對(duì)于保溫層的外圓心向下降一個(gè)距離
全文摘要
一種棉類保溫材料是在供熱管道上的布置方法是上厚下薄的布置方式。所述棉類保溫材料為上厚下薄的保溫棉管殼結(jié)構(gòu)。本發(fā)明由于把棉類保溫材料做成不同心管殼，保溫棉管殼上部較厚，下部較薄，這樣可以在保溫棉體積不變情況下達(dá)到較好的保溫效果。例如上述Ф529、介質(zhì)溫度270℃、室外溫度1℃，由分析可知，向上導(dǎo)熱系數(shù)是水平方向?qū)嵯禂?shù)的1.9倍；向下導(dǎo)熱系數(shù)是水平方向?qū)嵯禂?shù)的0.1倍。在不增加保溫材料體積的情況下，可以最大限度的減少管道熱損失，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
文檔編號(hào)F16L59/04GK102979991SQ20121048633
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者張羨洲, 吳偉遜, 高百爭(zhēng) 申請(qǐng)人:中國(guó)平煤神馬集團(tuán)陽(yáng)光物業(yè)有限公司