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滄州盛邦管道有限公司

蒸汽直埋管道散熱損失實驗的探討

時間:2018-2-9閱讀:978
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蒸汽直埋管道散熱損失實驗的探討

 管道長度為7.13×104km,在供熱量上,熱電廠的供熱量占47.0%[1],占供熱量的比例相當高,因而蒸汽供熱系統(tǒng)能源利用率提高對我國節(jié)約能源、減少環(huán)境污染方面會產(chǎn)生重大的經(jīng)濟效益和社會效益。蒸汽供熱系統(tǒng)由產(chǎn)生蒸汽的熱源、蒸汽輸配管網(wǎng)、和蒸汽熱用戶三部分組成。直埋蒸汽管道是蒸汽輸配管網(wǎng)設計的一種主要鋪設方式,其散熱損失及管網(wǎng)熱輸送效率也成為建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收的重要強制性指標[2],在行業(yè)內(nèi)越來越重視其工程現(xiàn)場測試是否滿足設計要求。本文對已建成的一段直埋蒸汽供熱管道,用溫差法進行工程現(xiàn)場散熱損失測試,得出其直管道、管道補償器、管道內(nèi)固定端等多處測試段的散熱損失;依據(jù)直埋蒸汽管道起始段和各測試截面蒸汽介質(zhì)參數(shù),用熱平衡法得出各測試截面距蒸汽出口處的管網(wǎng)熱輸送效率。 一 工程概述  本工程為2008年4月底投入運行的自青島熱電公司至開源供熱廠入口直埋蒸汽管網(wǎng)工程,測試時該工程接近滿負荷運行狀態(tài)。選用測試管道的設計工作管管徑為φ630*10,設計外護管管徑為φ1020*12,補償器和內(nèi)固定管段管徑為φ1120*12。直埋管采用鋼套鋼結構,保溫結構從內(nèi)到外依次為工作鋼管、離心玻璃棉保溫層、15mm真空層、外護鋼管、聚乙烯三層結構防腐層。抽檢部分管段真空表顯示真空度約為60 mbar。 二 實驗方案  為全面反映測試管段散熱損失和管網(wǎng)熱輸送效率,本實驗選取了  

蒸汽直埋管道散熱損失實驗的探討

蒸汽供熱管道直管段截面、內(nèi)固定端截面、補償器截面等6個截面進行現(xiàn)場測試,各測試截面位置見表1。采用溫  差法測試各截面的散熱損失,同一截面均勻布置測點如圖1所示[3]。測試截面測試傳感器已于2008年4月20 ~ 22日進行了敷設,并按要求進行了土壤回填,測試截面位置均設置測試井,排列各傳感器接線端子。地溫在距熱流密度測定位置10m遠處,且在相同埋深的自然土壤中測得。環(huán)境溫度在無其他熱源影響距熱流密度測定位置1m遠處測得。土壤導熱系數(shù)在測試截面周邊1m遠處測得。主要測試儀器設為鉑電阻溫度傳感器、三芯屏蔽電纜、硅酯、溫度測點采集裝置。  表1測試截面位置及介質(zhì)溫度   注1距蒸汽出口處管道長度  2通過調(diào)取青島熱電集團和開源供熱廠調(diào)度室測試時刻介質(zhì)壓力、溫度、流量,按測試截面沿管線長度位置比例折算確定。 3地面至測試管道軸線距離 圖1測試截面測點布置圖  三 管道散熱損失及管網(wǎng)熱輸送效率計算  溫差法測量直埋管道的保溫結構,熱流密度按下式計算: (1)  式中:q熱流密度,w/m2;  ql,e— 單位長度線熱流密度,w/m;   d保溫結構外徑,m;  單位長度線熱流密度散熱損失按下式計算: (2)  式中:ti工作鋼管外表面溫度(視為介質(zhì)溫度),℃; teo 地表面溫度,℃;  rl管道保溫結構熱阻,m·k/w; 土壤熱阻,m·k/w。  玻璃棉產(chǎn)品技術指標中導熱系數(shù): 0.027 + 0.00022 tw/(m·k); (3)  式中:λm 材料在溫度t時導熱系數(shù)w/ m·k; tp保溫層平均工作溫度, ℃; 保溫材料熱阻(4)  式中:rml 保溫材料熱阻,m·k/w; dai 保溫材料外徑(真空層內(nèi)徑),mm; di工作鋼管外徑(保溫材料內(nèi)徑), mm;  保溫材料導熱系數(shù)和保溫層尺寸dai 、di不能現(xiàn)場測定,按工作鋼管溫度和保溫材料外表面溫度,以及管道產(chǎn)品規(guī)格計算求取保溫材料熱阻。 空氣層熱阻(5)  式中:ral 空氣層熱阻,m·k/w; 對流放熱系數(shù),w/(m2·k);

蒸汽直埋管道散熱損失實驗的探討

(6) 輻射放熱系數(shù),w/(m2k) (7)式中:λc 空氣的當量導熱系數(shù),取為0.023 w/(m·k); dao 空氣層外徑 mm。  c黑體輻射系數(shù),取值5.768 w/(m2k4); εai 真空層內(nèi)側玻璃棉表面黑度,取值0.96; εao 真空層外側鋼管壁表面黑度,取值0.82; t ai 真空層內(nèi)側表面溫度平均值 ℃; t ao 真空層外側表面溫度平均值 ℃。 土壤熱阻按下式計算: 當he / d≤2時,計算式為: (8)  當he / d>2時,公式簡化為: (9)  式中:he管道中心到地表的距離m; λe土壤導熱系數(shù)w /m·k  管道熱傳輸?shù)娜躺釗p失q = 0.278·g·(h1 - h2) (10) 熱輸送效率η= 1 – [q / (0.278gh1)] (11)。 式中 q管段的全程散熱損失,w;   g蒸汽質(zhì)量流量,kg/h;  h1,h2據(jù)蒸汽

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