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反射层对不同保温材料保温性能的提升效果分析

更新时间:2009-03-28

0 引言

绝热保温广泛应用于各个工业领域,保温材料是绝热保温的基础,不同保温材料具备不同的应用范围和性能特点,如何提升保温结构性能是我国工业领域节能减排的重要方向。以太阳能光热发电为例,由于太阳能光热发电产热价较高,如采用传统的保温结构设计方法,保温厚度会比常规燃煤发电厂管道高出数倍,而且过厚的保温层压缩了厂房布置空间,给电站设计和建造施工造成很大困难。

现阶段,企业的网络营销是适应新时期的消费趋势变化的一种必然要求,要实现企业市场竞争力不断提升,积极应对互联网金融下企业的营销管理风险,企业必要做好网络营销效果分析,借助相关的技术分析模型为网络营销效果分析系统设计提供有效的技术支撑,完善系统设计的功能性、目的性,为企业提供有效的网络营销效果分析数据和结论,帮助企业更好更快发展。

在保温材料中添加反射层是降低保温材料中的辐射换热强度,提升保温结构绝热性能的常规手段之一[1],但不同保温材料对热辐射的阻碍有差别,实际工程进行保温结构设计时应该考虑不同保温材料的性能的特点。目前,缺乏可靠的增设放射层的保温结构设计方法,为此以下建立了增设反射层保温结构理论分析模型,进而分析不同类型保温材料添加反射层对保温性能的影响规律。

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1 增设反射层的保温结构分析模型

1.1 模型的建立

式中:σ为斯忒藩-玻耳兹曼常数;K为保温材料质量消光系数;ρ为隔热材料的表观密度;ε0为管道朝向保护层的发射率;ε1为第保护层朝向管道的发射率。

 

式中:qc为保温材料内的导热热流密度,W/m;qr为辐射热流量,W/m。

1)离散等值线直接生成法:即按一定间距从等值线上重采样,然后基于离散点构建空间曲面。此方法由于仅考虑了点而忽略了等值线的几何结构,往往出现三角形的3个顶点均位于同一条等值线上(即平三角形),或三角形的某一条边穿越了等值线。

 

式中:t0为管壁面温度,℃;t1为保护层外温度,℃;d0为管直径,m;d1为包裹保温层后外直径,m。λc为隔热材料导热系数,其与定性温度存在函数关系,,其中,定性温度表示为。辐射热流量qr可通过求解纤维隔热材料内的辐射传递方程得到该文采用传递方程的P-1微分近似求得2同心圆柱面之间存在灰介质时的能量传递[2-5]

 

根据传热学的基本原理,一般认为在保温材料内传热方式主要有2种:一是气相和固相的热传导;二是热辐射。由于保温材料内的热对流作用非常微弱,一般可以忽略。因此,保温材料总的传热量可以采用并联热阻模式求得:

神东煤炭集团布尔台煤矿为神东集团重点矿井之一,为满足生产输电需要,布尔台煤矿拟在三盘区1-2上主运大巷与辅运大巷之间的新掘电缆措施巷范围内施工1-4号电缆钻孔。神东煤炭集团根据工程部署先委托神华地质勘查有限责任公司对1号电缆孔进行工程设计并组织施工。

多层隔热材料采用保温材料(各类隔热材料)和反射屏堆栈组成。相邻两反射屏之间的传热主要由两部分组成:屏间隔热材料的导热和两反射屏的辐射传热。考虑相邻两屏i和i+1之间的辐射换热qr及隔热材料的导热qc,q为单位长度的热流量,W/m。

 

工程应用中最常见的反射屏为镀铝薄膜和铝薄膜,其表面发射率随温度的变化而变化,半经验计算公式如下[6]

 

不同保温材料的性能有差别,体现在密度有差异等引起的对辐射换热的阻挡能力不同,硅酸镁纤维毡属于高光学厚度材料,其对热辐射的阻碍能力较强,而高温玻璃棉则对热辐射的阻挡能力相对较弱。以下计算这2种保温材料添加反射层后外表面温度及散热损失的变化规律。

导热热流密度qc可表示为[1]

1.2 模型的准确性验证

为验证所建理论模型的可靠性,针对426 mm管径保温结构进行实验测试,利用以上理论模型计算不同材料内置反射层表面温度情况,所得结果见表1。

从表1中可以看出,项目所建理论模型计算误差小于8%,具有足够的精度,满足后续保温结构优化的需求,从而验证了模型的准确性。

2 不同保温材料采用反射层保温性能的提升效果分析

对于镀铝薄膜a=0.005 1,b=0.248;对于铝薄膜a=0.000613,b=0.67。

 

表 1 带反射层实验结果与理论计算结果对比

  

保温层厚度/mm 保温结构特点 管壁温度/℃100 中间反射层-外表面反射层 350.05 150 第一层反射层-外表面反射层 450.04 150 双反射层-外表面反射层 449.95 250 反射层-外表面反射层 600.01保温层厚度/mm表面测试温度/℃表面计算温度/℃误差/%100 56.73 52.30 7.81 150 53.63 52.22 2.63 150 53.53 51.92 3.01 250 49.56 48.13 2.89

2.1 硅酸镁纤维毡

管壁温度为350℃时,计算保温结构外表面温度、散热损失下降比例随着反射层层数的变化规律,所得结果如图 3、图4所示。

  

图1 管壁温度350 ℃保温性能随反射层层数变化规律

 
  

图2 管壁温度130 ℃保温性能随反射层层数变化规律

从图1、图2中可以看出,对于硅酸镁纤维毡保温材料,增加反射层对提高保温性能的效果比较有限。在管壁温度分别为350 ℃和130 ℃时,布置5层反射层,可分别降低外表面温度0.94 ℃和0.59℃,对应降低表面散热损失5.61%和4.20%。只有多层布置反射层,降低辐射损失的作用才比较明显。管壁温度分别为350 ℃和130 ℃时,布置20层反射层,可降低热损失9.07%和5.08%。

在使用3种消毒法消毒前开启空调,以第一次采样、经培养后,作为空气中自然界基础微生物样本底的数量,连续4天取其均值。消毒后(静态)采样,桉叶油和甲醛熏蒸消毒12 h后,通风2 h采样、培养微生物,连续4天,取其微生物数量均值。空气洁净器开机60 min后采样、培养微生物,连续4天,取其微生物数量均值。

2.2 高温玻璃棉

在管壁温度分别为350 ℃、130 ℃时,计算保温结构外表面温度、散热损失下降比例随着反射层层数的变化规律,所得结果分别见图1、图2。

  

图 3 管壁温度350℃保温性能随反射层层数变化规律

 
  

图 4 管壁温度130℃保温性能随反射层层数变化规律

参考文献:

3 结论

对硅酸镁纤维毡、高温玻璃棉2种高温保温材料,理论计算在管壁温度分别为350 ℃、130 ℃时,增设不同层数反射层对保温层绝热性能的影响规律,并进行实验验证。计算结果表明,对于硅酸镁类保温材料,增设反射屏对保温性能的提升效果有限,而对于高温玻璃棉类保温材料,增设反射屏是提升保温性能的有效手段。

从图3、图4中可以得到,对于高温玻璃棉保温材料,布置反射层提高保温性能的效果非常明显。管壁温度分别为350 ℃和130 ℃时,布置1层反射层可分别降低外表面温度4.47 ℃和2.84 ℃,对应降低表面散热损失21.78 %和16.38 %,布置5层反射层,可分别降低外表面温度7.68 ℃和3.54 ℃,对应降低表面散热损失36.65%和20.33%。

[1] 杨世铭,陶文铨.传热学[M].3版.北京:高等教育出版社,1998.

[2] Ferraiuolo M,Manca O.Heat transfer in a multilayered thermal protection system under aerodynamic heating[J]. International Journal of Thermal Sciences,2012,53:56-70.

[3] Monti R, Barboni R,Gasbarri P, et al. Optimisation and thermal control of a multi-layered structure for space electronic devices and thermal shielding of reentry vehicles[J]. Acta Astronautica,2012(75):42-50.

[4] 马忠辉,孙 秦,王小军,等. TPS多层隔热结构数值分析方法研究[J].导弹与航天运载技术,2003(6):14-18.

[5] 张辑洲,朱宝娟,余其铮. 超细玻璃纤维的有效导热系数计算式[J].哈尔滨工业大学学报,1993(1):26-30.

[6] 陈金静.耐高低温柔性多层隔热材料结构与隔热性表征[D].上海:东华大学,2010.

我们一向提倡实事求是,文稿工作也当遵循这个原则。文风也是作风的组成部分。文风实,作风才可能实。文案尚能造假,工作还有几分真?对公文抄袭说“不”,这是必须的,它不仅可以整治在文稿上弄虚作假的歪风,还可以进一步强化工作责任心,提醒人们时时处处“老实”为上。查文风,正作风,以小带大,但愿能从痛处触动某些人,由此产生良好的连锁反应。

 
陈国强,戚琳,刘杰
《河北电力技术》 2018年第01期
《河北电力技术》2018年第01期文献

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