传热胶泥HDF技术参考手册.pdf
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1、兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 HDF 系列传热胶泥系列传热胶泥 技术参考手册技术参考手册 地址地址: 兰州市西固区兴业大厦兰州市西固区兴业大厦 1208 室室 电话电话: : 09317535908 邮编邮编: 730060 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 1 目录目录 一、 产品概述一、 产品概述 二、 传热胶泥绪论二、 传热胶泥绪论 三、 使用三、 使用 HDF 传热胶泥的对比实验传热胶泥的对比实验 四、 四、 HDF 传热胶泥设计方法传热胶泥设计方法 五、 五、 HDF 传热胶泥设计要求传热胶泥设计要求 六、 六、 HDF 传热胶泥节
2、能评价传热胶泥节能评价 附件一:附件一:HDF 系列传热胶泥技术参数表系列传热胶泥技术参数表 附件二:附件二:HDF 系列传热胶泥型号说明系列传热胶泥型号说明 附件三:附件三:HDF 传热胶泥管道伴热设计参考用量表传热胶泥管道伴热设计参考用量表 附件四:附件四:HDF 传热胶泥施工方法及细则传热胶泥施工方法及细则 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 2 一、概述一、概述 HDF 系列传热胶泥是一种高效的伴热强化产品,在提高外伴管伴热系统和电伴热 系统的伴热效率、简化伴热工艺和降低能耗等方面效果突出。本手册主要论述 HDF 系 列传热胶泥的设计方法和使用要求以及国内外传
3、热胶泥的应用领域和使用情况。 二、传热胶泥绪论二、传热胶泥绪论 在化工、电力、冶金、制药、船舶、港口等行业中,伴热系统被广泛地应用于管道、 设备及储罐内介质在生产及停车期间的加热保温。尤其是凝固点高、黏度大的原油、重 油、燃料油、润滑油(脱蜡前)沥青及冰点高的浓硫酸或各种饱和气体,在管道输送过 程中,由于温降会发生凝固或产生凝液、增加黏度等现象。传统的外伴管伴热系统中, 伴热管和物料管理论设计上为完全贴合的线接触。 实际上由于施工工艺的限制很难保证 物料管和伴热管间完全贴合, 造成伴热管线与物料管线间存在空隙, 从而使伴热管与工 艺管间隔有一层空气。空气的存在使传热方式完全依靠保温层内部的空气
4、对流与热辐 射,传热效率大大降低。因此采用这种方法进行伴热会产生以下问题: 1)传热效果差,易使物料温度下降、黏度增大、结晶、结壁、或堵塞管道; 2)伴热能量消耗量大; 3)受热面积不均匀、易使物料变性; 为了解决这些问题兰州海德福传热技术有限公司结合自身技术优势及国外先进技 术,开发生产了 HDF 系列传热胶泥。 HDF 系列传热胶泥和外伴管相结合的伴热技术不仅能成倍的增大传热面积、填补 伴热管和物料管间的空隙、提高传热效率、而且降低了投资成本、大量节约能源。其优 势在于: 1)采用 HDF 传热胶泥后外伴管伴热系统的的传热性能大大改善。总传热效率成 倍提高。且远比采用提高伴热介质流量和温度
5、的效果要好。 2)为达到相同的伴热效果,采用 HDF 传热胶泥后,所需要的的伴热介质的流量 及温度可以降低,外伴热管的数量可以减少,整个系统对环境的热损失小,节能效果突 出。 3)采用多根伴热管加 HDF 传热胶泥的伴热方式的传热效果可以和夹套管媲美, 完全可以取代夹套管伴热方式。 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 3 三、现有外伴热技术评述及使用三、现有外伴热技术评述及使用 HDF 传热胶泥的对比实验结果传热胶泥的对比实验结果 外伴热类型大体可分为流体伴热和电伴热两种。 流体伴热是指采用各种载热流体进 行伴热的伴热方式。伴热流体主要有水、蒸汽、导热油及其他各种热媒
6、。电伴热是指采 用电热媒进行伴热。伴热介质和伴热方式的选用取决于生产工艺条件。 HDF 传热胶泥在蒸汽伴热对比传热试验传热胶泥在蒸汽伴热对比传热试验 1) 启动温度的对比启动温度的对比 图 1 由图 1 所示可以看出使用 HDF 传热胶泥的伴热系统中被伴热介质的升温速度大大 高于不使用传热胶泥的伴热系统中被伴热介质的升温速度。热启动时间节省一半以上。 在 0.3Mpa 的蒸汽设定压力下,采用传热胶泥的伴热系统只要 110 分钟就可以把被伴热 介质加热到 100 度, 而在 0.6Mpa 蒸汽设定压力下, 不采用传热胶泥的伴热系统需要 330 分钟以上的时间。 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德
7、福节能材料有限公司 - - 4 2) 热损失随时间变化的对比热损失随时间变化的对比 图 2.1 由图 2.1 所示 采用 HDF 传热胶泥的伴热系统和不采用传热胶泥的伴热系统,在 伴热热源相同的情况下系统对周围环境的热损失变化不大。 图 2.2 由图 2.2 可知在被伴热介质温度相同的情况下带 HDF 传热胶泥的伴热系统只需 0.3Mpa 的蒸汽,并且比不带传热胶泥需要用 0.6Mpa 蒸汽的伴热系统对环境的热损失要 小得多。 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 5 3) 带传热胶泥的伴热管与普通伴热管及夹套管的传热效果对比带传热胶泥的伴热管与普通伴热管及夹套管的传热
8、效果对比 图 3 由图 3 所示带 HDF 传热胶泥的伴热管其伴热效果基本和夹套管一样, 因此完全可 以取代夹套管工艺,使制造、安装简单的多,投资也省。 四、设计方法四、设计方法 对于带 HDF 传热胶泥的伴热系统,由于 HDF 传热胶泥的采用,使伴热管与物料 管之间的热传递方式主要为热传导, 此时采用分析的方法对伴热系统进行优化设计相对 来说变的可行。 但是我国传热胶泥的应用和推广相对滞后, 国内的研究仅仅局限于说明 传热胶泥的伴热效果, 至今还没形成有效的、 成熟的用于传热胶泥伴热系统的优化设计 方法。因此我们这里引用美国采用理论分析和实践相结合的方法提出的设计优化方法, 采用该方法进行伴
9、热系统的设计,可以: 1、 确定蒸汽伴热管之间的最佳间距, 确定原则是确保工艺管道或设备的任何部分的温 度都不应该低于需要的最低温度。 2、 计算出工艺管道或设备壁在离伴热管不同位置处的温度。 3、 计算出伴热介质传递到工艺介质的热量。 4、 计算出每一根伴热管传递的总热量。 下面将对该方法的理论推导过程进行简单介绍, 并将其应用于两种最常见的伴热系 统的设计过程中。 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 6 (1) 理论推导) 理论推导 对于图 4.1.1 所示的伴热管, 取如图 4.1.2 所示的微元作为分析对象, 建立稳定状态 下的热平衡方程: 图 4.1.1 带
10、平行外伴热管的工艺管道的展开图 Fig。4.1.1 Developed drawing of process pipe with parelell tracing pipes 图 4.1.2 微元分析图 Fig.4.1.2 Infinitesimal analysis drawing ()()0 0 2 2 =+ zdxTThTThdx dx Td tz dx dT tz dx dT tz piamb (4-1) 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 7 设 t hh A i + = 0 t ThTh B ambpi 0 + = (4-2) 这样式(4-1)可简化为:
11、0 2 2 =+BAT dx Td (4-3) 式(4-3)为带常系数的线性微分方程,其一般解为工艺管道壁上的温度分布: += A B eCeCT xAxA 21 (4-4) 常系数 1 C 和 2 C 及壁温的实际分布由下面的边界条件设定: 当 0=X 时,T= 0 T 当 LX = 时, 0= dX dT 由式(4-4)推导出 () ()()() ()LA LA e ee A B T A B T LA LALA cosh 1cosh 1 1 2 1 0 = + + = (4-5) 式中 L x = 当 1= 时,所求温度T为两伴热管中间处工艺管道的壁温,该点温度为整个工艺管道 壁温的最小值
12、, 确定工艺管道壁温的最小允许值后, 就可以计算出伴热管之间的最大间 距,2L。 通过图4.1.1中表面abcd传递给工艺流体的热量是: ()dxhTT z Q i = 1 0 0 2 (4-6) 联立式(4-4)、(4-5),消除温度T,可得: 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 8 ()LT A B hLA A h A B T Q pi + =2tanh2 2 00 (4-7) 伴热介质传递给工艺介质的热量和其对环境的热损之和为: ()() () ()LA A B T A hh dxhTTdxhTT z Q i ambip T tanh 2 22 0 0 0 1
13、0 1 0 + =+= (4-8) (2)实际应用)实际应用 下面将采用该方法来设计两种最常用的伴热系统。 问题1:确保静止工艺流体高于某一特定温度。 步骤1:根据物理参数和实际经验确定 0 h 和 1 h 的值。 步骤2:计算常数A和B的值及两者的比值A B 。 步骤3:由实验知,采用传热胶泥后, 0 T 与伴热管外壁的温度十分接近,因此取 0 T 为伴 热介质的最低温度, 对于采用饱和蒸汽作为伴热介质, 取伴热管出口饱和蒸汽为温度为 0 T 得值。 步骤4:根据需要确定 z Q 的值,并由公式(4-18)计算出L的值。 步骤5:因此螺旋伴热管或平行伴热管的最大间距为2L,对于必须采用多管伴
14、热的场 合,伴热管的数量为: 伴热管的根数= L D L22 = 工艺管道周长 (4-9) 若所得值中有小数部分,则伴热管的根数为整数部分值加1,伴热管均匀的分布于工艺 管道的整个圆周。 步骤6:将最终得到的L值代入(4-7)中,计算出伴热管传递的热量总量。 步骤7:按以下公式计算每米伴热管的蒸汽消耗量 W=蒸汽消耗量= ()smkg H z QT ./ (4-10) 兰州海德福节能材料有限公司兰州海德福节能材料有限公司 - - 9 式中 H 为伴热蒸汽从进口到出口的焓降。 问题2:确保工艺管道或工艺设备的壁温高于某一温度。 步骤1到步骤3与问题1相同。 步骤4:计算 A B T A B Tm
15、id 0 (4-11) 步骤5:取 1= ,由式(4-7) ,可以计算出L,所需要的伴热间距为2L。伴热管数 量为: L D L22 = 工艺管道周长 (4-12) 若所得结果中有小数部分,则采用伴热管道的根数为所得结果整数部分再加1。 步骤6:将步骤5中得到的L值代入公式(4-7)和(4-8)中,计算出伴热正气传 递给工艺流体的热量及伴热管道被传递的总热量。 步骤7:计算方法与问题1 中相同。 公式(4-1)到(4-12)种符号意义如下: 参数 无量纲, 0 Kt hh A i + = 。 参数 , 0 Kt ThTh B ambpi + = 无量纲。 1 C 和 2 C 为常系数 D:管道
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