管道保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、節(jié)能和環(huán)保是實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。保溫被稱為第五能源，提高保溫技術(shù)水平是企業(yè)節(jié)能、降耗增益的有效途徑。目前研究以單層圓管優(yōu)化設(shè)計(jì)居多，尚未見方管保溫計(jì)算相關(guān)報(bào)道。本論文分析并建立了方管和圓管完整的雙層保溫傳熱數(shù)學(xué)模型，并用數(shù)值仿真的方法對(duì)管道保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　 (1)采用有限差分法和焓降法相結(jié)合方法，綜合考慮三維熱傳遞、內(nèi)外保溫材料熱導(dǎo)率隨溫度變化、管內(nèi)表面綜合傳熱熱阻和管

2、內(nèi)介質(zhì)物性參數(shù)為溫度的函數(shù)，建立了完整的方管保溫求解數(shù)學(xué)模型。研究表明：模擬結(jié)果與測(cè)試結(jié)果誤差＜2.1％，該模型能夠?yàn)榉焦鼙靥峁┹^精確溫度場(chǎng)、散熱損失設(shè)計(jì)計(jì)算。保溫材料熱導(dǎo)率隨溫度變化和管內(nèi)壁傳熱熱阻對(duì)短管管內(nèi)介質(zhì)出口溫度的影響可以忽略；管長大于2.35km時(shí)管內(nèi)介質(zhì)出口溫度計(jì)算要考慮保溫層熱導(dǎo)率隨溫度變化；忽略保溫層熱導(dǎo)率隨溫度變化的管外壁散熱損失誤差大于11％，表明管外壁散熱損失和長管管內(nèi)介質(zhì)出口溫度計(jì)算必須考慮保溫層熱導(dǎo)率隨溫度

3、變化，但在計(jì)算精度要求不高情況下可忽略管內(nèi)壁綜合表面?zhèn)鳠釤嶙琛?br>　　 (2)在綜合考慮單位表面散熱損失、保溫層外表面溫度及管內(nèi)流體介質(zhì)沿程溫降三者約束條件下，求解方管保溫最佳內(nèi)外經(jīng)濟(jì)保溫層厚度。優(yōu)化研究表明：保溫材料價(jià)格和性能、熱價(jià)和管內(nèi)介質(zhì)流速為最佳內(nèi)外經(jīng)濟(jì)保溫層厚度的主要決定因素；在不同約束條件下，存在不同的最佳內(nèi)、外經(jīng)濟(jì)保溫層厚度。單位面積散熱損失、外表面最高溫度隨保溫層厚度增加而降低，管內(nèi)介質(zhì)出口溫度隨保溫層厚度增加而升

4、高。
　　 (3)將Matlab7.0圖形繪制功能與VB6.0界面開發(fā)功能結(jié)合，進(jìn)行VB、Matlab和Excel混合編程，開發(fā)出一種適用于流體儲(chǔ)運(yùn)保溫、工業(yè)爐窯排煙煙道保溫及矩形工業(yè)爐窯保溫使用的方管保溫優(yōu)化設(shè)計(jì)新軟件，完成三維溫度場(chǎng)分布、管內(nèi)介質(zhì)出口溫度、散熱損失和最佳內(nèi)外保溫層經(jīng)濟(jì)厚度優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性廣、界面友好、運(yùn)行穩(wěn)定。
　　 (4)綜合考慮二維熱傳遞、內(nèi)外保溫材料熱導(dǎo)率隨溫度變化、管內(nèi)表面綜合傳