直埋热水供热管道热损失、沿程温降计算分析_技术研究

摘要

摘　要：给出直埋敷设热水供热管道单位管长热损失计算方法。针对某段直埋敷设热水供热管道，对测点供回水温度、室外空气温度进行实测，对供回水管道单位管长热损失、供水沿程温降

摘　要：给出直埋敷设热水供热管道单位管长热损失计算方法。针对某段直埋敷设热水供热管道，对测点供回水温度、室外空气温度进行实测，对供回水管道单位管长热损失、供水沿程温降进行了计算分析。

关键词：直埋敷设热水供热管道热损失沿程温降

Calculation and Analysis of Heat Loss and Temperature Drop along Directly Buried Hot Water Heating Pipeline

Abstract：The calculation method of heat loss per unit length of directly buried hot water heating pipeline is given．In view of a segment of directly buried hot water heating pipeline．the supply and return water temperature at different measuring points and outdoor air temperature are measured．The heat loss per unit length of water supply and return pipelines and temperature drop along water supply pipeline are calcu1ated and analyzed．

Keywords：directly buried．installation；hot water heating pipeline；heat loss；temperature drop along the way

1　直埋敷设供热管道热损失计算

对于直埋并列敷设的供回水管道，应考虑相互式中传热引起的附加热阻Ra，计算式为^[1-2]：

式中Ra——附加热阻，m·K／W

lsoi——土壤的热导率，W／(m·K)，当土壤温度为10～40℃时，中等湿度土壤的热导率为1.2～1.5W／(m．K)，取1.5W／(m·K)

H——折算深度，m

d——供回水管道中心距，m

h——管顶埋设深度，m

asoi——土壤表面传热系数，W／(m²·K)，变化范围为l2～15W／(m²·K)，取13.5W／(m²·K)

忽略工作钢管热阻、工作钢管内表面热阻，供水管单位长度热损失qs的计算式为^[1-2]：

式中qs——供水管道单位长度的热损失，W／m

ts——供水温度，℃

t0——室外空气温度，℃

Rr——回水管道热阻，m·K／W

Rsoi——土壤热阻，m·K／W

tr——回水温度，℃

Rs——供水管道热阻，m·K／W

Ri——保温层热阻，m·K／W

RPE——保护层热阻，ll3·K／w

同样忽略工作钢管热阻、工作钢管内表面热阻，回水管单位长度热损失qr的计算式为^[1-2]：

式中qr——回水管单位长度热损失，W／m

土壤热阻Rsoi的计算式为^[3]：

式中Do——预制直埋保温管保护层(PE管)外直径，m

保温层热阻Ri、保护层热阻RPE的计算式为：

式中li——保温层材料(聚氨酯泡沫)的热导率，W／(m·K)

DPE,in——PE管的内直径，m

Di,in——保温层内直径，m

lPE——PE管材热导率，W／(m·K)

tm——实测热水温度，℃

2　测试设计

①测试目的

对测点供回水温度、室外空气温度进行实测，对供回水管道热损失进行计算，分析保温层材料、保护层材料热导率对计算结果的影响。根据测试管段起点、终点供水温度，计算供水沿程温降。

②测试对象

测试管段起点为热源，终点为某热力站，供热管道规格为DN l200mm，长度为3.8km，供回水管道并行敷设，中心距为2.342m，管顶埋设深度为l.2m。工作钢管壁厚为8mm，保温层(聚氨酯泡沫)厚度为53mm，保护层(PE)厚度为24mm。为计算供回水管道单位管长热损失，在测试管段中间位置设置1个测点，在不同时段对测点供回水温度进行实测。测试管段起点、终点供水温度可从热源、热力站直接获取，以计算供水沿程温降。

③测量仪器及方法

采用热电偶测量热水温度，将工作钢管管壁温度近似作为热水温度。在供热管道停供检修时对测点位置进行局部开挖，将保温管的保护层、保温层进行切割露出工作钢管，将管壁打磨光亮后涂抹黄油，将热电偶贴附在管壁上，并进行固定。热电偶安装完毕后，进行现场发泡，对保护层进行修补，随后进行回填。采用水银温度计测量室外空气温度。

3　测试结果及分析

①单位管长热损失

各测试时间点实测供回水温度见表1，测试期间室外空气温度基本稳定在-5.9℃。

由已知数据可计算得附加热阻为0.043m·K／W，将Ri+RPE+Rsoi定义为总热阻。当保温层材料热导率取理论值(0.0275W·m^-1·K^-1)，保护层材料热导率取理论值(0.041W·m^-1·K^-1)时，总热阻计算结果为0.693m·K／w。理论条件(指保温层、保护层材料热导率均取理论值时)下各测试时间点供回水管道单位管长热损失见表2。