水平熱力管道保溫層下沉檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱力管道保溫層材料下沉檢測(cè)方法，特別是利用測(cè)量管道表面溫 差計(jì)算管道保溫層材料下沉的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 火力發(fā)電廠的高溫管道溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，為了提高發(fā)電效率，保證生產(chǎn)安 全，常常需要在管道外面布置保溫層。
[0003] 目前常用的保溫材料主要有硅酸鋁材料、復(fù)合硅酸鹽材料，巖棉材料等，在保溫層 布置施工時(shí)整個(gè)管道周向厚度相同，因此管道各部分保溫均勻，保溫效果較好。長(zhǎng)時(shí)間使用 之后，受到重力的影響，管道保溫層會(huì)出現(xiàn)材料下沉的狀況，頂部外表面也常常出現(xiàn)破損的 現(xiàn)象，保溫材料下沉不僅嚴(yán)重影響保溫效果，還會(huì)導(dǎo)致管道頂部溫度過(guò)高，造成安全隱患。
[0004] 通過(guò)比較測(cè)量到的管道表面溫度差距和理論計(jì)算得到的管道表面溫度差距進(jìn)行 比較判斷管道保溫層材料是否發(fā)生下沉，并可以得到下沉的深度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測(cè)管道保溫層下沉的檢測(cè)方 法。
[0006] 水平熱力管道保溫層下沉檢測(cè)方法包括如下步驟：
[0007] 1)通過(guò)溫度計(jì)和熱成像儀測(cè)量管道外表面頂部溫度Tw,_、管道外表面底部的溫度 Tw,b[)t、熱輻射率ε和環(huán)境溫度Ts;
[0008] 2)利用步驟1)測(cè)量得到的外表面頂部溫度Tw,_、管道外表面底部的溫度T w,b()t和 環(huán)境溫度1；計(jì)算得到管道頂部空氣對(duì)流換熱系數(shù)h _和管道底部空氣對(duì)流換熱系數(shù)h b(rt;
[0009] 3)利用步驟2)得到的管道頂部空氣對(duì)流換熱系數(shù)ht()p、管道底部空氣對(duì)流換熱系 數(shù)h b。^及步驟1)測(cè)量得到的管道外表面頂部溫度Tw,_、管道外表面底部的溫度Tw, b()t、熱 輻射率ε和環(huán)境溫度??；計(jì)算得到管道圓心到保溫層外表面頂部距離R Utjp和管道圓心到 保溫層外表面底部距1? Rl,b〇t;
[0010] 4)根據(jù)步驟3)得到的道圓心到保溫層外表面頂部距離Rutop和管道圓心到保溫層 外表面底部距離R ubtrt計(jì)算得到管道下沉深度L fall。
[0011] 所述的步驟1)為：把溫度計(jì)貼在水平熱力管道保溫層外表面同一截面頂部和底 部測(cè)量管道保溫層外表面頂部溫度T w, _和管道保溫層外表面底部的溫度T w, b()t，另外把一 支溫度計(jì)放置在距離管道2m以外的位置，測(cè)量環(huán)境溫度Ts，使用熱成像儀拍攝管道保溫層 外表面底部溫度，調(diào)整熱成像儀內(nèi)拍攝保溫層外表面底部的熱輻射率至熱像儀拍攝溫度與 溫度計(jì)測(cè)量保溫層外表面底部的溫度T w,b(rt相同，此時(shí)熱成像儀內(nèi)顯示的熱輻射率即為管道 表面熱輻射率ε。
[0012] 所述的步驟2)為：管道頂部對(duì)流換熱系數(shù)ht()p和管道底部的對(duì)流換熱系數(shù)h b(rt* 以下式子求得
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水平熱力管道保溫層下沉檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 通過(guò)溫度計(jì)和熱成像儀測(cè)量管道外表面頂部溫度Tw, _、管道外表面底部的溫度Tw, b()t、熱輻射率ε和環(huán)境溫度Ts; 2) 利用步驟1)測(cè)量得到的外表面頂部溫度Tw,_、管道外表面底部的溫度Tw,b()t和環(huán)境 溫度1；計(jì)算得到管道頂部空氣對(duì)流換熱系數(shù)h _和管道底部空氣對(duì)流換熱系數(shù)h b(rt; 3) 利用步驟2)得到的管道頂部空氣對(duì)流換熱系數(shù)h_、管道底部空氣對(duì)流換熱系數(shù) hb()tW及步驟1)測(cè)量得到的管道外表面頂部溫度Tw, _、管道外表面底部的溫度Tw,b()t、熱輻 射率ε和環(huán)境溫度T s計(jì)算得到管道圓心到保溫層外表面頂部距離R Uttjp和管道圓心到保 溫層外表面底部距1? Rl,b〇t; 4) 根據(jù)步驟3)得到的道圓心到保溫層外表面頂部距離R1, _和管道圓心到保溫層外 表面底部距離Rubtrt計(jì)算得到管道下沉深度L fall。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平熱力管道保溫層下沉檢測(cè)方法，其特征在于：所述 的步驟1)為：把溫度計(jì)貼在水平熱力管道保溫層外表面同一截面頂部和底部測(cè)量管道保 溫層外表面頂部溫度T w, _和管道保溫層外表面底部的溫度T w, b()t，另外把一支溫度計(jì)放置 在距離管道2m以外的位置，測(cè)量環(huán)境溫度Ts，使用熱成像儀拍攝管道保溫層外表面底部溫 度，調(diào)整熱成像儀內(nèi)拍攝保溫層外表面底部的熱輻射率至熱像儀拍攝溫度與溫度計(jì)測(cè)量保 溫層外表面底部的溫度T w,b(rt相同，此時(shí)熱成像儀內(nèi)顯示的熱輻射率即為管道表面熱輻射率 ε 〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平熱力管道保溫層下沉檢測(cè)方法，其特征在于：所述 的步驟2)為：管道頂部對(duì)流換熱系數(shù)ht()p和管道底部的對(duì)流換熱系數(shù)h b(rtS以下式子求得
其中Gr為管道流動(dòng)過(guò)程中的格拉曉夫數(shù)，其計(jì)算公式為
被測(cè)量管道的設(shè)計(jì)外表面半徑R1和重力加速度g已知，外表面頂部溫度Tw, _和 管道外表面底部的溫度Tw,b()t由步驟（1)測(cè)量得到，結(jié)合已知的與管道壁面平均溫度 對(duì)應(yīng)的管道周圍空氣熱傳導(dǎo)系數(shù)λ&、管道周圍空氣熱膨脹系數(shù)β、管道 2 周圍空氣運(yùn)動(dòng)粘度γ和管道周圍空氣普朗特?cái)?shù)Pr，由公式1和公式2求得管道頂部空氣對(duì) 流換熱系數(shù)11_和管道底部空氣對(duì)流換熱系數(shù)h b(rt。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平熱力管道保溫層下沉檢測(cè)方法，其特征在于：所述 的步驟3)為：通過(guò)管道保溫層外表面頂部導(dǎo)熱熱流密度(1_和通過(guò)管道保溫層外表面底部 導(dǎo)熱熱流密度q b(rt大小由以下公式計(jì)算
通過(guò)管道保溫層外表面頂部導(dǎo)熱熱流密度qt()p和通過(guò)管道保溫層外表面底部導(dǎo)熱熱流 密度qb(rt大小也可以由管道外部自然對(duì)流和輻射漏熱進(jìn)行計(jì)算 Qtop h t〇p (Tw，t〇p Ts) +qra，t0p 5 Qb〇t h b〇t (Tw，bpt Ts) +qra，b〇t 6 結(jié)合公式3和公式5得到管道頂部保溫層外表面溫度Tw, _和管道圓心到外表面頂部 距離R1 itm之間的關(guān)系為
結(jié)合公式4和公式6得到管道底部保溫層外表面溫度Tw, b()t和管道圓心到外表面底部 距離Rubtrt之間的關(guān)系為
公式7中頂部輻射散熱流密度qra, _和公式8中的底部輻射散熱流密度q b(rt計(jì)算公 式為
管道外表面頂部溫度Tw,_、管道底部外表面的溫度Tw,b()t、熱輻射率ε和環(huán)境溫度八由 步驟1)測(cè)量得到，斯特潘玻爾茲曼常數(shù)σ已知，由此可以計(jì)算出頂部輻射散熱流密度qra, _和底部輻射散熱流密度q b()t;被測(cè)量管道的保溫層材料導(dǎo)熱率λ、管道內(nèi)部半徑R ^、管 道內(nèi)部介質(zhì)溫度Ttl已知，管道頂部空氣對(duì)流換熱系數(shù)11_和管道底部空氣對(duì)流換熱系數(shù)hb()t 由步驟2)計(jì)算得到，環(huán)境溫度Ts由步驟1)測(cè)量得到，根據(jù)公式7和公式8可以得到管道 圓心到外表面頂部距離R uttjp和管道圓心到保溫層外表面底部距離
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平熱力管道保溫層下沉檢測(cè)方法，其特征在于：所述 的步驟4)為：管道圓心到外表面頂部距離R1,_和管道圓心到保溫層外表面底部距離R Ibrt 由步驟3)計(jì)算得到，通過(guò)公式Lfall = -求得下沉深度Lfall。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用水平熱力管道壁面溫差檢測(cè)保溫層下沉的方法。自然對(duì)流和管道保溫層材料下沉作為影響水平熱力管道外表面溫度分布的兩個(gè)主要因素，都會(huì)導(dǎo)致管道外表面頂部的溫度高于底部，結(jié)合熱力管道漏熱的熱通路分析和水平管道自然對(duì)流規(guī)律，通過(guò)測(cè)量水平熱力管道頂部和底部溫度檢測(cè)管道保溫層材料下沉深度。通過(guò)溫度計(jì)測(cè)量管道表面溫度，再結(jié)合測(cè)量得到的表面溫度和空氣的熱物理性質(zhì)計(jì)算管道中心到管道頂部和底部外表面的距離，最終計(jì)算出保溫材料下沉的深度。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出管道保溫材料的下沉深度。
【IPC分類】G01C5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104634316
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510043224
【發(fā)明人】孫大明, 趙旭, 沈愜, 章杰, 于連海, 蘇樂(lè)
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日