摘　要：給出直埋敷設(shè)熱水供熱管道單位管長(zhǎng)熱損失計(jì)算方法。針對(duì)某段直埋敷設(shè)熱水供熱管道，對(duì)測(cè)點(diǎn)供回水溫度、室外空氣溫度進(jìn)行實(shí)測(cè)，對(duì)供回水管道單位管長(zhǎng)熱損失、供水沿程溫降進(jìn)行了計(jì)算分析。

關(guān)鍵詞：直埋敷設(shè)  熱水供熱管道  熱損失  沿程溫降

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　直埋敷設(shè)供熱管道熱損失計(jì)算

對(duì)于直埋并列敷設(shè)的供回水管道，應(yīng)考慮相互  式中傳熱引起的附加熱阻Ra，計(jì)算式為^[1-2]：

式中Ra——附加熱阻，m·K／W

lsoi——土壤的熱導(dǎo)率，W／(m·K)，當(dāng)土壤溫度為10～40℃時(shí)，中等濕度土壤的熱導(dǎo)率為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——管頂埋設(shè)深度，m

asoi——土壤表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W／(m²·K)，變化范圍為l2～15W／(m²·K)，取13.5W／(m²·K)

忽略工作鋼管熱阻、工作鋼管內(nèi)表面熱阻，供水管單位長(zhǎng)度熱損失qs的計(jì)算式為^[1-2]：

式中qs——供水管道單位長(zhǎng)度的熱損失，W／m

ts——供水溫度，℃

t0——室外空氣溫度，℃

Rr——回水管道熱阻，m·K／W

Rsoi——土壤熱阻，m·K／W

tr——回水溫度，℃

Rs——供水管道熱阻，m·K／W

Ri——保溫層熱阻，m·K／W

RPE——保護(hù)層熱阻，ll3·K／w

同樣忽略工作鋼管熱阻、工作鋼管內(nèi)表面熱阻，回水管單位長(zhǎng)度熱損失qr的計(jì)算式為^[1-2]：

式中qr——回水管單位長(zhǎng)度熱損失，W／m

土壤熱阻Rsoi的計(jì)算式為^[3]：

式中Do——預(yù)制直埋保溫管保護(hù)層(PE管)外直徑，m

保溫層熱阻Ri、保護(hù)層熱阻RPE的計(jì)算式為：

式中li——保溫層材料(聚氨酯泡沫)的熱導(dǎo)率，W／(m·K)

DPE,in——PE管的內(nèi)直徑，m

Di,in——保溫層內(nèi)直徑，m

lPE——PE管材熱導(dǎo)率，W／(m·K)

tm——實(shí)測(cè)熱水溫度，℃

2　測(cè)試設(shè)計(jì)

①測(cè)試目的

對(duì)測(cè)點(diǎn)供回水溫度、室外空氣溫度進(jìn)行實(shí)測(cè)，對(duì)供回水管道熱損失進(jìn)行計(jì)算，分析保溫層材料、保護(hù)層材料熱導(dǎo)率對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。根據(jù)測(cè)試管段起點(diǎn)、終點(diǎn)供水溫度，計(jì)算供水沿程溫降。

②測(cè)試對(duì)象

測(cè)試管段起點(diǎn)為熱源，終點(diǎn)為某熱力站，供熱管道規(guī)格為DN l200mm，長(zhǎng)度為3.8km，供回水管道并行敷設(shè)，中心距為2.342m，管頂埋設(shè)深度為l.2m。工作鋼管壁厚為8mm，保溫層(聚氨酯泡沫)厚度為53mm，保護(hù)層(PE)厚度為24mm。為計(jì)算供回水管道單位管長(zhǎng)熱損失，在測(cè)試管段中間位置設(shè)置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，在不同時(shí)段對(duì)測(cè)點(diǎn)供回水溫度進(jìn)行實(shí)測(cè)。測(cè)試管段起點(diǎn)、終點(diǎn)供水溫度可從熱源、熱力站直接獲取，以計(jì)算供水沿程溫降。

③測(cè)量?jī)x器及方法

采用熱電偶測(cè)量熱水溫度，將工作鋼管管壁溫度近似作為熱水溫度。在供熱管道停供檢修時(shí)對(duì)測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行局部開挖，將保溫管的保護(hù)層、保溫層進(jìn)行切割露出工作鋼管，將管壁打磨光亮后涂抹黃油，將熱電偶貼附在管壁上，并進(jìn)行固定。熱電偶安裝完畢后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡，對(duì)保護(hù)層進(jìn)行修補(bǔ)，隨后進(jìn)行回填。采用水銀溫度計(jì)測(cè)量室外空氣溫度。

3　測(cè)試結(jié)果及分析

①單位管長(zhǎng)熱損失

各測(cè)試時(shí)間點(diǎn)實(shí)測(cè)供回水溫度見表1，測(cè)試期間室外空氣溫度基本穩(wěn)定在-5.9℃。

由已知數(shù)據(jù)可計(jì)算得附加熱阻為0.043m·K／W，將Ri+RPE+Rsoi定義為總熱阻。當(dāng)保溫層材料熱導(dǎo)率取理論值(0.0275W·m^-1·K^-1)，保護(hù)層材料熱導(dǎo)率取理論值(0.041W·m^-1·K^-1)時(shí)，總熱阻計(jì)算結(jié)果為0.693m·K／w。理論條件(指保溫層、保護(hù)層材料熱導(dǎo)率均取理論值時(shí))下各測(cè)試時(shí)間點(diǎn)供回水管道單位管長(zhǎng)熱損失見表2。

計(jì)算條件(指保溫層、保護(hù)層材料熱導(dǎo)率均取計(jì)算值時(shí))下各測(cè)試時(shí)間點(diǎn)供回水管道總熱阻、單位管長(zhǎng)熱損失分別見表3、4。

②供水沿程溫降

筆者獲取了3組測(cè)試管段起點(diǎn)、終點(diǎn)的供水溫度，以計(jì)算供水沿程溫降，供水溫度及沿程溫降見表5。由表5可知，隨著供水溫度的提高，供水沿程溫降呈上升趨勢(shì)。

4　結(jié)論

①參與計(jì)算供熱管道單位長(zhǎng)度熱損失的保溫層材料、保護(hù)層材料熱導(dǎo)率，對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大。應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)熱水溫度對(duì)保溫層材料、保護(hù)層材料熱導(dǎo)率進(jìn)行求解，以計(jì)算準(zhǔn)確的熱損失。

②隨著供水溫度的提高，供水沿程溫降呈上升趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙欣剛，徐軍杰，王玉鎖．直埋熱水供熱管道保溫層厚度的設(shè)計(jì)計(jì)算[J]．煤氣與熱力，2008，28(8)：A21-A23．

[3]賀平，王飛，吳新華．供熱工程[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004：343-348．

本文作者：張呼生  錫建新  郭華

作者單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院

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