蒸汽直埋管道保温层厚度的计算与影响因素分析

在不同保温层间温度、埋深、土壤导热系数的条件下,对“钢套钢”蒸汽直埋管道保温结构的厚度进行了计算,与实际工程中的数据进行比较,得出保温层间合理的控制温度及埋深,并讨论不同的土壤导热系数对保温结构厚度的影响。     

长距离热水输送管道保温结构热损失研究

为研究保温管道不同保温材料在埋地敷设和架空敷设时的保温情况,通过Ansys软件建模计算架空管道和直埋管道在不同保温材料下运行前期和运行稳定后热损失随时间变化的情况,模型考虑了保温材料和土壤的比热容。数据结果表明:在管道运行初期,直埋管道和架空管道的热损失几乎一致,保温效果主要取决于保温材料的导热系数。当管道运行稳定在管壁周围形成一个稳定的温度场后直埋管道的保温效果稍好于架空管道的保温效果,且随着保温材料导热系数的增加,埋地管道的保温效果越明显。在管道架空敷设时,选用导热系数小的保温材料收益更高。     

基于虚拟热源法的热力管道散热量研究

热力管道在输送供热介质时,管道的散热量会直接影响供热介质的能量品质,造成热源的浪费。基于虚拟热源法,得出了热力管道稳态时的散热量与管道直径、保温条件、土壤导热系数及埋深有关,在管道施工阶段散热量只是埋深的单一函数关系。利用有限元原理对构建的模型进行了数值计算。结果表明:埋深对管道散热量有显著的影响,计算机数值方法计算的散热量比解析解计算的散热量大约4.5%。     

岩土热响应散热修正瞬态模拟及关键参数研究

提出一种带散热修正的地埋管储热的TRNSYS瞬态计算模型,考虑管道散热及地表空气对流散热损失;在山东省滨州市进行实地热响应测试,通过对实验测试井供回水温度的模拟,验证模型准确性。同时,模拟分析循环流量、加热功率等关键参数对岩土导热系数、钻孔热阻、延米换热量辨识精度的影响。研究结果表明,测试持续时间对岩土导热系数辨识精度影响高达24.88%,其次分别是加热功率、初始舍弃时间、循环流量、回填材料导热系数。加热功率对延米换热量影响最高达75.01%。     

热力蒸汽管道保温性能恶化的影响机制研究

通过对典型长期在役热力蒸汽管道保温材料导热系数和保温结构进行实地测量,并在此基础上进行数值建模,探究两种不同因素对热力蒸汽管道保温性能的影响机制。其中,保温材料导热系数通过现场采样并利用Hot Disk热常数分析仪进行实验测量,保温结构参数以结构偏心率和底部镂空夹层厚度为关键特征参数。研究结果表明,数值计算与实验测量的管道散热损失能够很好吻合,其保温性能恶化系数分别为1.65和1.64。进一步分析表明,对于所选取热力管道,保温材料导热系数、偏心和镂空结构对保温性能恶化所占比重分别为67.7%,13.8%和18.5%。     

聚氨酯泡沫塑料热分析

针对聚氨酯开展导热性能分析,对聚氨酯导热系数、密度、闭孔率进行了实验研究,考察了聚氨酯密度、闭孔率对其导热系数的影响,并根据发泡过程中出现的孔洞开展模拟计算,建立基于多孔介质分形结构的物理模型,分析了孔洞对聚氨酯导热性能的影响。研究结果表明:随着密度的增大,聚氨酯的导热系数随之升高,聚氨酯的导热系数主要受固体孔壁结构的影响;聚氨酯闭孔率越低,导热系数越高,且过低的闭孔率会降低其密度;建立分形结构物理模型,通过数值模拟分析,闭孔率相同时,具有较大内部孔洞的聚氨酯导热系数较低。     

保温结构热工缺陷对管道散热的影响研究

由于施工质量、外力破损、保温材料性能等多方面原因,管道保温结构存在不同程度的热工缺陷。热工缺陷的存在导致保温结构局部外表面温度过高,散热损失过大,对整条管线热损失有一定影响。而目前所进行的管道保温效果测试与评价工作很少考虑保温结构热工缺陷的影响,导致管线散热损失计算存在一定偏差。本文介绍了管道保温结构热工缺陷位置散热损失测试与计算方法,并提出热工缺陷散热附加系数来衡量热工缺陷对管道散热损失的影响,为今后研究保温结构热工缺陷散热损失提供方法指导。     

管道保温计算数学模型研究

采用有限差分法和焓降法相结合的方法数值模拟三维方管保温温度场,研究提高保温计算精度的途径和方法。研究结果表明：管内空气出口温度测试结果与考虑保温层热导率随温度变化及管内壁传热热阻时的数值模拟结果误差〈2．1％;保温材料热导率随温度变化和管内壁传热热阻对短管管内介质出口温度的影响可以忽略;管长〉2．35km时管内介质出口温度计算要考虑保温层热导率随温度变化;忽略保温层热导率随温度变化的管外壁散热损失误差〉11％,表明管外壁散热损失和长管管内介质出口温度计算必须考虑保温层热导率随温度变化,但可忽略管内壁综合表面传热热阻。     

土壤源热泵地下水平埋管换热性能及其周围土壤温度场的影响研究

通过建立地下水平埋管换热器模型,模拟了土壤导热系数对埋管及其周围土壤温度场分布和埋管换热量的影响.分析了埋管管材及埋管埋深、管径、管壁厚度等对埋管换热的影响.模拟结果显示,当土壤导热系数从1.1W/(m·℃)增大到2.5W/(m·℃)时,埋管单位管长换热量增幅达100.8%,且到埋管距离越近的点,其土壤温度随土壤导热系数的变化相对较快.地下二层埋管外表面温度及其周围土壤温度变化比地下一层换热稳定性好,换热量大.适当的加大管径,减小管壁厚,有利于增强埋管换热.     

竖直U型埋管地热换热器热短路现象的影响参数分析

通过引入换热器出口最高流体温度的概念,对地源热泵竖直U型埋管地热换热器的热短路现象进行了量化,基于竖直U型埋管周围的瞬时有限元模型,对影响热短路现象的主要参数(支管间距和回填料导热系数)进行了模拟分析,得出了量化结果。结果表明,增大支管间距可降低换热器出口最高流体温度,减小由热短路现象引起的热损失;回填料的导热系数对热短路现象的影响较大,当回填料导热系数小于周围土壤的导热系数时,增大回填料导热系数对减小热短路损失有较大作用,而当回填料导热系数大于土壤导热系数时则作用不大,推荐使用导热系数与周围土壤导热系数接近的回填材料。     

垂直U型地埋管换热器的数值模拟分析

采用Fluent软件对垂直U型地埋管三维非稳态热渗耦合换热进行研究。分析了土壤热物性、管内流速、渗流速度以及回填材料的导热系数对地埋管的换热影响。结果表明:地埋管的换热量分别与管内流速、渗流速度、土壤的导热系数以及回填材料的导热系数成正比,通过拟合分别获得平均每天换热量与管内流速、渗流速度和回填材料导热系数的关系式;土壤的热扩散系数对地埋管的热作用半径影响显著;同时渗流速度越大,换热稳定时间越短,土壤圆周方向上各点温度相差越大,且土壤温度场恢复能力越好。     

多口U 型地埋管释热性能数值模拟及实验研究

采用CFD数值模拟方法对单口和多口U型地埋管井三维稳态换热性能进行模拟研究,分析管内流速、地埋管进水温度、土壤温度以及管井数量等因素对地埋管井释热性能的影响。然后采用实验方法,测试多口地埋管井释热性能和土壤温度变化规律。最后研究得出管内流速、进水温度、土壤温度等因素对地埋管井释热性能的影响以及在实际运行工况下4口60 m地埋管井换热量和土壤温度变化规律。     

大口径供热管道直埋敷设的初步探讨

本文分析了七十年代以前热力管道直埋敷设技术没有得到发展的原因,并就直径1220×10,水温150/70℃的热力管道直埋敷设研究的几个主要技术问题进行了计算和探讨,提出热力管道直埋敷设,应用弹塑性理论进行管道强度计算,除了出土端和阀门外,全部直管段可不设补偿器,管材可采用普通A_3钢。并对管道直埋敷设进行了详细热力计算还绘出了管道周围土壤温度场图,提出热力管道直埋敷设热损失很小,优于相同条件下地沟敷设。还指出必须加强对直埋管道的防腐保温推荐采用“管中管系统,采用聚氨脂泡沫塑料保温,高密度聚乙烯作保护管。     

地下U形埋管传热及土壤温度分布研究

对地源热泵系统核心组成部分的地下U形埋管的传热性能进行了深入研究。首先建立了真实的地下U形埋管换热器的模型,然后对地下U形埋管换热器在不同工况下的运行进行了模拟计算。重点研究了U形埋管入口水温、水流速度和回填土导热系数对U形埋管传热和土壤温度分布的影响。结果表明：最佳水流速度应为0.6～0.8m/s;最佳回填土导热系数应比土壤导热系数大,且小于土壤导热系数的2倍;U形埋管组最佳管间距应保持在6m左右;增大入口水温、水流速度及回填土导热系数都会使土壤温度有所升高。     

直埋敷设蒸汽管道的保温节能工艺

自八十年代中期从丹麦等北欧国家引进热水管道直埋技术后，该技术在我国已日趋成熟。但蒸汽管道直埋因其供热介质温度高，对其保温提出了更高的要求。本文简述了直埋蒸汽管道的保温、补偿、节点处理、支架设置等问题。     

150℃蒸汽管道直埋技术

1 蒸汽管道直埋保温材料具备性能蒸汽、蒸汽管道与热水及热水管道性能的差异如下:(1)蒸汽温度相对比较高,蒸汽管道的伸缩度也比较大,产生的推力也比较大.(2)蒸汽管道容易产生凝结水,如果凝结水不及时从管道中排出,容易产生气锤,破坏管道,而热水与热水管道在正常运行中一般不存在这样的问题.因而蒸汽管道直埋保温材料必须具备:①耐高温;②保温性能良好,导热系数低;③吸水率低;④有一定抗压强度.现在的保温材料基本上没有单独满足上述条件和要求的.目前成熟的热水直埋保温管主要是硬质聚氨脂泡沫保温管,但是其耐温不超过150℃.膨胀珍珠岩类导热系数0.05-0.09W/(m·k)有一定的强度,如水泥珍珠岩管壳适用温度在600℃以下.     

直埋热力管道保温材料及热损失计算分析

本文介绍了目前国内外直埋保温管道预制保温管的技术性能;并通过计算分析得出采用此类保温材料要比采用地沟敷设的常规保温材料热损失减少４０％左右,而且节约投资并缩短施工周期,建议有条件的供热工程应采用预制保温管直埋敷设。     

回填土质对埋地热油管道传热影响的研究

针对不同导热系数的土样回填管沟,忽略管道轴向温降建立二维非稳态传热模型,环境温度采用周期性边界条件。利用有限容积法,对方程进行离散,数值模拟了管道投产第一年内正常运行非稳态传热过程,同时应用"焓-多孔度"技术,并考虑原油凝固潜热对温降的影响,数值模拟了管道停输非稳态温降过程。结果表明:采用导热系数相对较小的土质回填管沟,管壁及保温层外壁热流密度明显减小,而且回填区温度较高散热较慢,由计算的安全停输时间可知,回填土质导热系数越小安全停输时间越长,模拟结果符合实际。     

稀混合气低速过滤燃烧的数值模拟与理论分析

应用一维数值模拟方法,研究了多孔介质引起的热回流效应、多孔介质的导热系数、系统的热损失、混合气当量比对燃烧波波速和反应区最高温度的影响.分别将燃烧区简化为无限薄和极其狭窄的区域,从理论上得到了低速过滤燃烧波波速和反应区的最高温度两个关系式,构成了两者的封闭解.利用数值模拟和理论分析求得的燃烧波波速和反应区的最高燃烧温度,取得了与实验结果相同的趋势.     

U型深埋管固井层对埋管换热性能影响的研究

结合西安市某个U型深埋管工程,建立三维全尺寸数值计算模型并进行模型验证。在此基础上,模拟分析不同导热系数的埋管固井层对埋管换热能力的影响。结果表明,固井层导热系数在小于及接近岩土层导热系数的范围内增加时,埋管换热强度随之增加明显;固井层导热系数对埋管换热的影响程度与周围竖向各层岩土导热系数的大小相关,而与地层竖向的温度分布无明显关系。