保温管线热损失计算方法

刘闯（大庆石化公司检测公司）

保温管线热损失计算方法

刘闯（大庆石化公司检测公司）

保温管线节能是石化企业节能工作的重点领域之一。通过表面温度计测量保温管线测量点的温度，既可利用公式计算表面散热热流密度和保温管线热损失量，此为表面温度法。该方法操作简单，监测人员可在短时间内掌握操作方法。表面温度法在石化企业生产中可广泛推广应用，是节能工作的重要监测方法及依据。

管线 热损 表面温度 热流密度

管线保温的日常维护，是大庆石化节能降耗的重中之重。各类蒸汽输送管线及蒸汽伴热线、水伴热线，如果管线没有保温，那将损失大量能量。

1 传热原理

热量总是从高温物体传向低温物体，凡有温度差的地方就会产生热流，就有热量转移，保温介质温度总是高于外部环境温度，其传热过程就是将热量从保温介质中向外部环境转移。这一过程包含导热、对流、辐射3种基本传热方式[1]。如图1所示，穿过保温结构层的传热过程可分为3个阶段：

1）保温介质以对流换热和辐射换热的方式将热量传递给保温结构内表面。

2）保温结构内表面以固体导热的形式将热量传递给保温结构外表面。

3）保温结构外表面以空气对流换热和辐射换热的方式将热量传递给外部环境。

2 表面温度的测定方法

2.1 测定段选取

公司在用保温管线普遍存在公称直径较大，管线较长的特点，因此在测定前，首先应使用红外热像仪对要测量的管线进行拍照、粗测，了解保温层表面温度的均匀状态，确定有代表性区域，将代表性区域作为测定段，避开联接缝隙处，结构破损处或其他不连续处，必要时可将另设测定段。

2.2 测点选取

测定段选取后，在测定段上应按照等温区域布置测点，对于均质保温的管线，可按管线内部介质温度的分布来划分等温区，对非均质保温管线，应通过测定划分等温区。根据保温管线布局，为保证测量精度，横管和竖管应分别布置测点。沿管线内介质走向取若干个测定截面，在每个测定截面上布置测点。圆周上布点位置和数量可采用等分法确定，或根据温度场分布状况，通过预测试测定。截面上测点布置如图2所示，如有特殊要求，可适当增加或更改测点位置。

2.3 表面温度计测定法

测定条件：表面温度计在使用时应尽量排除和减少外界因素对测定的影响，尽量选择在阴天或夜间进行，避免传感器受太阳直接辐射的影响，测定应满足一维稳定传热条件，宜在稳定工况运行12h以上进行测定，新建工程或修复工程需热态运行240h以上进行测定。测定时应在风速不大于0.5 m/s的条件下进行（根据大庆地区常年多风及多雨雪气候特点，测定时应避免在雨雪天气下进行），并增加挡风装置，待读数稳定后记录。

2.4 测定步骤

在保温管线上已选定的测定段及测定点上，将热电偶式、热电阻式等各类表面温度计的传感器直接与管线外表面接触，进行测量，测量时应保证传感器与被测表面紧密接触。用温度计及风速仪在被测管线1 m以外，测定环境温度及环境风速，环境温度及环境风速测定与表面温度测定应同步进行。

3 数据处理方法

3.1 换热系数

保温管线外表面与大气空间的换热过程包括对流换热和辐射换热，对流换热包括自然对流和强制对流，通常情况下的测定，可按照二、三级测定方法计算表面换热系数。对于室内布置的保温管线，在没有外界风力影响时，表面换热系数按照公式（1）计算：

式中：

α ——表面换热系数，W/（m2⋅K）；

TW——表面温度，K；

TF——环境温度，K。

露天布置的保温管线，可按式（2）计算表面换热系数：

式中：

W——风速，m/s。

3.2 热流密度计算

根据被测物的表面温度，环境温度，环境风速及表面换热系数，即可按照式（3）计算散热热流密度：

式中：

q——热流密度，W/m2；

计算出保温管线表面散热热流密度值以后，即可根据保温管线表面积与时间计算出管线每月或每年的热损失量。根据热损失量查找并修复保温破损部分或调整保温结构，以达到节能降耗的目的。

4 小结

表面温度法是测定保温管线热损失的一种方便有效的测量方法，可快速的了解保温结构的整体效能，查找保温破损及使用或结构不合理之处。测量方法简单，操作人员可迅速掌握，是开展节能降耗工作切实可行并能普遍推广的监测方法。

[1]李鸿发.设备及管道的保冷与保温[M].北京:化学工业出版社,2002:1.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.004

刘闯，工程师，2005年毕业于佳木斯大学（电气工程及其自动化专业），从事节能监测工作，E-mail：llcc231532@163.com，地址：黑龙江省大庆石化公司检测公司，163714。

2012-08-03）