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球形设备保温结构的热损估算

浏览:42 发布日期:2020-04-13

今天为大家介绍球形设备保温结构的热损估算,具体方法请继续往下看。

1.方法

通过采用上一篇(管道及柱形设备保温结构的热损估算)给出的方法,我们可以方便地估算,一个表面温度已稳定的空心圆柱保温结构的热损;而今天我们要保温个球(咳咳,球形设备),然后估算热损。

对于球形设备的保温结构,表面温度稳定后,仍然遵循“热损=温差/热阻”[1]这样一个简单的传热规律,那我们照抄上一篇中的表达式:

其中:

q 是热损(W),这与管道保温中的热损单位(W/m)不同哦;

Ti是保温层内侧的温度(℃);

Te是保温层外侧的温度(℃);

R是保温层的热阻(m.K/W)。

球形设备的保温结构可以称为“空心球壳”,这样形状的保温结构,其热阻应该表示为:(关于此式来历,省略一万字)。

其中:

Di是保温层的内径(m),即2ri;

De是保温层的外径(m),即2re

是材料在保温层平均温度下的导热系数(W/m.K)。


2.实例

老规矩,举个栗子:

直径两米,用于储存500℃熔融盐的球形钢罐(这里罐子表面温度近似为500℃),采用CAS-A0纳米铝镁质保温毡(硬核广告植入,此毡天生丽质,柔软贴身,高温绝热),安装50mm厚的保温层,表面温度最后稳定在了100℃,请问热损是多少呢?

计算步骤:
① 由上文中保温层热阻的表达式可以得到

这里CAS-A0纳米铝镁质保温毡的导热系数取平均温度300℃下导热系数0.06W/m.K;

② 保温层内外温差:

③ 实际热损:

这就是整个球形罐的热损

CAS-A0纳米铝镁质保温毡


本列中,表面温度稳定在100℃并非是说只要安装50mm厚CAS-A0毡材构成的保温层,表面温度就将至100℃,环境条件的差异会体现在表面温度数值上,所以具体在特定环境中应采取的保温厚度,应由相关技术人员提前设计[2]。

参考

[1]Fundamentals of Heat and Mass Transfer

[2]Industry Technical Manual