过程装备成套技术08章.ppt
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1、第八章第八章 绝热设计绝热设计1第第8章章 绝热设计绝热设计 8.1 概述概述 8.2 绝热材料的选择绝热材料的选择 8.3 绝热结构设计绝热结构设计 8.4 绝热计算绝热计算 8.5 绝热施工检验与验收绝热施工检验与验收 28.1 概概 述述 防止在生产过程中的设备和管道等向周围环境防止在生产过程中的设备和管道等向周围环境散发或吸收热量,以节约能源,降低能耗,改善操散发或吸收热量,以节约能源,降低能耗,改善操作条件,保护环境,保障设备和管道的安全运行。作条件,保护环境,保障设备和管道的安全运行。一、绝热的定义与目的一、绝热的定义与目的(一一)定义定义绝热是绝热是保温保温和和保冷保冷的统称。的
2、统称。(二二)目的目的(举例:蒸汽管道、冷冻水管道)GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范3(三三)绝热的基本结构绝热的基本结构1 1、保温结构、保温结构2、保冷结构、保冷结构3、绝热结构、绝热结构一般情况:一般情况:防锈层防锈层+保温层保温层+保护层保护层+修饰层(修饰层(4 4层)层)埋地设备管道:埋地设备管道:防锈层防锈层+保温层保温层+防潮层防潮层+保护层保护层+修饰层修饰层 (5 5层)层)防锈层防锈层+保冷层保冷层+防潮层防潮层+保护层保护层+修饰层修饰层(5层)层)一个完整的绝热结构最多有一个完整的绝热结构最多有5层组成,由里向外分层组成,由里向外分别是:防锈层、绝热
3、层、防潮层、保护层、修饰层。别是:防锈层、绝热层、防潮层、保护层、修饰层。44、应采取绝热措施的情况、应采取绝热措施的情况 当设备、管道及其附件有下列八种情况当设备、管道及其附件有下列八种情况之一时,一般应采取绝热措施。之一时,一般应采取绝热措施。外表面温度大于外表面温度大于50以及外表面温度小于或等以及外表面温度小于或等于于50但工艺需要保温的设备、管道及其附件。但工艺需要保温的设备、管道及其附件。工艺生产中需要减少介质的温度降或延迟介质工艺生产中需要减少介质的温度降或延迟介质凝结时。凝结时。介质温度低于周围空气露点温度时;以及在环介质温度低于周围空气露点温度时;以及在环境温度下,为防止设备
4、或管道外表面凝露时。境温度下,为防止设备或管道外表面凝露时。5对于工艺生产中不需要保温的设备、管道及其附对于工艺生产中不需要保温的设备、管道及其附件,当其外表面温度超过件,当其外表面温度超过60,而需经常操作维,而需经常操作维护时。护时。凡用绝热来提高设备的耐火等级时,例如直径大凡用绝热来提高设备的耐火等级时,例如直径大于或等于于或等于1.5m的设备支架和裙座需双面绝热,直的设备支架和裙座需双面绝热,直径小于径小于1.5m的设备支架和裙座只要在外侧绝热。的设备支架和裙座只要在外侧绝热。减少冷介质在生产或输送过程中的冷量损失以及减少冷介质在生产或输送过程中的冷量损失以及制冷系统中的冷设备、冷管道
5、等。制冷系统中的冷设备、冷管道等。与保冷设备或管道相连的仪表及其管道。与保冷设备或管道相连的仪表及其管道。防止防止0以上常温以下的设备或管道外表面凝露时。以上常温以下的设备或管道外表面凝露时。6要求散热或必须裸露的设备和管道;要求散热或必须裸露的设备和管道;要求及时发现泄漏的设备和管道法兰;要求及时发现泄漏的设备和管道法兰;工艺上无特殊要求的放空、排凝管道;工艺上无特殊要求的放空、排凝管道;要求经常监测,防止发生损坏的部位。要求经常监测,防止发生损坏的部位。5、不应采取绝热措施的情况、不应采取绝热措施的情况78.2 绝热材料的选择绝热材料的选择 8.2.1 绝热层材料的性能要求绝热层材料的性能
6、要求 8.2.2 防潮层材料的性能要求防潮层材料的性能要求 8.2.3 保护层材料的性能要求保护层材料的性能要求 88.2.1 绝热层材料的性能要求绝热层材料的性能要求导热系数导热系数 绝热层材料应有随温度变化的导热系数绝热层材料应有随温度变化的导热系数方程式或图表。在运行中,保温材料的平均温度方程式或图表。在运行中,保温材料的平均温度低于低于350时,其导热系数值不应大于时,其导热系数值不应大于0.12W/(m);保冷材料的平均温度低于;保冷材料的平均温度低于27时,时,其导热系数值不应大于其导热系数值不应大于0.064W/(m)。举例:岩棉举例:岩棉9密度密度 保温的硬质材料密度不大于保温
7、的硬质材料密度不大于300kg/m3;软质材;软质材料及半硬质制品密度不大于料及半硬质制品密度不大于200kg/m3;保冷材料的;保冷材料的密度不大于密度不大于200kg/m3。抗压强度抗压强度 用于保温的硬质材料抗压强度不应小于用于保温的硬质材料抗压强度不应小于0.4MPa;用于保冷的硬质材料抗压强度不应小于用于保冷的硬质材料抗压强度不应小于0.15MPa。含水率含水率 保温材料的含水率不应大于保温材料的含水率不应大于7.5%(重量比)(重量比);保冷材料的含水率不应大于;保冷材料的含水率不应大于1%(重量比)。(重量比)。10可燃性可燃性 绝热层材料按被绝热的工艺设备和管道外表面温绝热层材
8、料按被绝热的工艺设备和管道外表面温度不同,其燃烧性能应符合现行国家标准度不同,其燃烧性能应符合现行国家标准建筑材料燃烧建筑材料燃烧性能分级方法性能分级方法(GB8624)规定的燃烧等级,并符合如下)规定的燃烧等级,并符合如下规定:规定:被绝热的设备与管道外表面温度大于被绝热的设备与管道外表面温度大于100时,绝热层时,绝热层材料应符合不燃类材料应符合不燃类A级材料性能要求;级材料性能要求;被绝热的设备与管道外表面温度小于或等于被绝热的设备与管道外表面温度小于或等于100时,时,绝热层材料不低于难燃类绝热层材料不低于难燃类B1级材料性能要求;级材料性能要求;被绝热的设备与管道外表面温度小于或等于
9、被绝热的设备与管道外表面温度小于或等于50时,有时,有保护层的泡沫塑料类绝热层材料不低于一般可燃性保护层的泡沫塑料类绝热层材料不低于一般可燃性B2级级材料性能要求。材料性能要求。化学性能化学性能 绝热材料及其制品的化学性能应稳定,对金属绝热材料及其制品的化学性能应稳定,对金属不得有腐蚀作用。不得有腐蚀作用。其它其它 如使用年限长、复用率高、价格低廉、施工方便,如使用年限长、复用率高、价格低廉、施工方便,尽可能选用制品或半制品材料等。尽可能选用制品或半制品材料等。11 迄今,已研制出的绝热材料品种众多,可供不同迄今,已研制出的绝热材料品种众多,可供不同用途选择。工程中常用的绝热材料性能如课本表用
10、途选择。工程中常用的绝热材料性能如课本表8.18.1所示。所示。目前绝热材料较多,但质量相差较大,要注意选目前绝热材料较多,但质量相差较大,要注意选择。绝热材料的发展也快,择。绝热材料的发展也快,研究方向有二研究方向有二:一是:一是高效高效能能绝热材料,如超轻级绝热材料,真空保温材料;二绝热材料,如超轻级绝热材料,真空保温材料;二是是廉价廉价绝热材料绝热材料 小结小结12防潮层材料的性能要求防潮层材料的性能要求 具有抗蒸汽渗透性能、防水性能和防潮性能,吸水率具有抗蒸汽渗透性能、防水性能和防潮性能,吸水率1 1。防潮层材料的燃烧性能应与绝热层材料的规定相同。防潮层材料的燃烧性能应与绝热层材料的规
11、定相同。防潮层材料应选用化学性能稳定、无毒且耐腐蚀的材防潮层材料应选用化学性能稳定、无毒且耐腐蚀的材料,并且不能对绝热层和保护层材料产生腐蚀或溶解作用。料,并且不能对绝热层和保护层材料产生腐蚀或溶解作用。防潮层材料应选择在夏季不软化、不起泡和不流淌的防潮层材料应选择在夏季不软化、不起泡和不流淌的材料,且在低温使用时不脆化、不开裂、不脱落的材料。材料,且在低温使用时不脆化、不开裂、不脱落的材料。对于涂抹型防潮层材料,其软化温度不应低于对于涂抹型防潮层材料,其软化温度不应低于6565,粘接强度不应小于粘接强度不应小于0.150.15MPa;挥发物不应大于;挥发物不应大于3030。13保护层材料的性
12、能要求保护层材料的性能要求 强度高,在使用的环境温度下不软化、不脆裂,且抗强度高,在使用的环境温度下不软化、不脆裂,且抗老化,使用寿命不小于设计使用年限。老化,使用寿命不小于设计使用年限。具有防水、防潮、抗大气腐蚀、化学稳定性好等性能;具有防水、防潮、抗大气腐蚀、化学稳定性好等性能;并且不对防潮层或绝热层产生腐蚀或溶解作用。并且不对防潮层或绝热层产生腐蚀或溶解作用。采用不燃性材料或难燃性材料。采用不燃性材料或难燃性材料。当贮存或输送易燃、易爆物料的设备及管道,以及与其邻近的管道,其保护层材料必须采用不燃性材料。考虑成本。考虑成本。举例举例148.3 绝热结构设计绝热结构设计8.3.1 绝热结构
13、的基本要求绝热结构的基本要求 8.3.2 绝热结构形式绝热结构形式 8.3.3 绝热结构设计要求绝热结构设计要求 15 8.3.1 绝热结构的基本要求绝热结构的基本要求1.1.热热损损失失:保保证证热热损损失失不不超超过过国国家家规规定定的的热热能最大损耗允许值(表能最大损耗允许值(表8.2,表,表8.3)。)。2.2.机机械械强强度度:绝绝热热结结构构应应有有足足够够的的,要要能能承承受受自重及外力的冲击。自重及外力的冲击。3.3.保保护护层层:绝绝热热结结构构应应有有良良好好的的,使使外外部部的的水水蒸蒸汽汽、雨雨水水等等的的水水分分不不能能进进入入绝绝热热材材料料内内,否否则则会会使使绝
14、绝热热材材料料的的导导热热系系数数增增加加,还还会会使使其其变变软软、发发霉霉、腐腐烂烂、降降低低机机械械强强度度,增增加加散散热热损损失,破坏绝热结构的完整性。失,破坏绝热结构的完整性。165.5.结构:结构:绝热要简单,并应考虑施工简单。绝热要简单,并应考虑施工简单。6.6.协协调调性性:绝绝热热结结构构外外表表面面应应整整齐齐美美观观,与与周围布置相周围布置相协调协调。4.4.使使用用寿寿命命:绝绝热热结结构构应应满满足足,至至少少在在经经济济使用寿命年限内绝热结构应能保持完整性。使用寿命年限内绝热结构应能保持完整性。17 8.3.2 绝热结构形式绝热结构形式 u充充填填结结构构 采采用
15、用圆圆钢钢或或扁扁钢钢做做支支承承环环,将将环环套套或或焊焊在在管管道道或或设设备备外外壁壁,在在支支承承环环外外包包上上镀镀锌锌铁铁丝丝网网或或镀镀锌锌铁铁皮皮,在在中中间充填疏松散状的绝热材料,使之达到规定的密度。间充填疏松散状的绝热材料,使之达到规定的密度。常常用用于于表表面面不不规规则则的的设设备备、管管道道、阀阀门门的的绝绝热热。由由于于施施工工时时很很难难做做到到充充填填均均匀匀,影影响响绝绝热热效效果果,同同时时由由于于使使用用散散料料充充填填,粉粉尘尘易易于于飞飞扬扬,影影响响工工人人的的健健康康。因因此此,目目前前除除了了局局部部异异形形部部件件保保温温及及冷冷装装置置采采用
16、用外外,其其余余已已很很少少采采用用。充充填填结结构构中中充充填的绝热材料主要有岩棉、矿渣棉及玻璃棉等。填的绝热材料主要有岩棉、矿渣棉及玻璃棉等。18u 捆捆扎扎结结构构 捆捆扎扎结结构构是是利利用用毡毡、席席、绳绳或或带带之之类类的的半半成成品品绝绝热热材材料料,在在现现场场裁裁剪剪成成所所需需要要的的尺尺寸寸,然然后后捆捆扎扎在管道或设备上,外面用镀锌铁丝或镀锌钢带缠绕扎紧。在管道或设备上,外面用镀锌铁丝或镀锌钢带缠绕扎紧。图图8.1 捆扎绝热结构捆扎绝热结构1-管道;2-保温毡或布;3-镀锌铁丝网;4-保护层;5-镀锌铁丝19u浇浇注注结结构构 浇浇注注结结构构是是将将发发泡泡材材料料在
17、在现现场场浇浇入入被被绝绝热热的的设设备备、管管道道等等的的模模壳壳中中,发发泡泡成成绝绝热热层层结结构构。这这种种结结构构过过去去常常用用于于地地沟沟内内的的管管道道,即即在在现现场场浇浇灌灌泡泡沫沫混混凝凝土土保保温温层层。近近年年来来随随着着泡泡沫沫塑塑料料工工业业的的发发展展,对对管管道道阀阀门门、管管件件、法法兰兰及及其其他他异异形形部部件件的的保保冷冷,常常用用聚聚氨氨酯酯泡泡沫沫塑塑料原料在现场发泡,以形成良好的保冷层。料原料在现场发泡,以形成良好的保冷层。u预预制制品品结结构构 预预制制品品结结构构是是将将绝绝热热材材料料预预制制成成硬硬质质或或半半硬硬质质的的成成型型制制品品
18、,如如管管壳壳、板板、块块,及及特特殊殊成成型型材材料料,施施工工时时将将成成型型预预制制品品用用钩钩钉钉或或铁铁丝丝捆捆扎扎在在管管道道或或设设备备壁壁上上构构成成绝绝热热层层。预预制制品品结结构构使使用用的的绝绝热热材材料料主主要要有有石石棉棉硅硅藻藻土土、玻玻璃璃棉棉、岩岩棉棉、膨膨胀胀珍珍珠珠岩岩、微微孔孔硅硅酸酸钙钙、硅硅酸铝纤维等制成的预制品。酸铝纤维等制成的预制品。u喷喷涂涂结结构构 喷喷涂涂法法是是近近年年来来发发展展起起来来的的一一种种新新的的施施工工方方法法,将将原原料料在在现现场场喷喷涂涂于于管管道道或或设设备备外外壁壁,使使其其瞬瞬时时发发泡泡,形形成成绝绝热热层层。这
19、这种种结结构构施施工工方方便便,但但要要注注意意生生产产安安全。喷涂结构使用的材料主要为聚氨酯泡沫塑料。全。喷涂结构使用的材料主要为聚氨酯泡沫塑料。20u复复合合结结构构 复复合合结结构构是是一一种种耐耐高高温温的的高高效效绝绝热热结结构构,适适用用于于较较高高温温度度的的设设备备及及管管道道的的保保温温。施施工工时时将将耐耐热热度度高高的的材材料料作作为为里里层层,耐耐热热度度低低的的材材料料作作为为外外层层,组组成成双双层层或或多多层层复复合合结结构构,既既满满足足保保温温要要求求,又又可可以减轻保温层的重量。以减轻保温层的重量。图图8.2 复合绝热结构复合绝热结构1-管子;管子;2-内层
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