纳米气凝胶和其他保温材料的性能对比

根据管道具体运行工况及该地区夏季气温记录数据,对现场条件进行设定:管道外径813mm,壁厚16mm,油温为-10°℃,环境温度为35°℃(取为该地区夏季近两年较高温度),取管道长度为1m进行计算,管道外壁风速为2m/s。结合管道常用保温材料,给出3种保温方案,方案1采用10mm纳米气凝胶毡对管道进行包覆;方案2采用25mm保温橡塑对管道进行包覆;方案3采用17mm聚氢酯发泡保温材料对管道进行包覆,其中厚度为25mm和17mm为该温差下保温橡塑和聚氨酯发泡保温材料的推荐值,将该3种方案,与裸管-起形成4种工况,在保温性能方面进行对比分析。分析后得出以下结果

 裸管模拟姞果:根据现场情况,钢管导热系数取4.5W(mk)。根据模拟结果,当没有采取任冋保温措施时,在设定现场条件下,管壁外侧温度为-9.24℃,表明钢管基本没有保温作用。

 方案1模拟结果:按纳米气凝胶毡导热系数取0.016W/(mk)计算,得到的模拟结果表明,当采取方案1时,在设定现场条件下,管道外侧温度为30.624°℃,低于环境温度4.376℃,保温效果良好。管道外侧温度高于空气露点温度,不会出现结露现象

 方案2模拟结果:按保温橡塑导热系数取0.035W/(m.k)计算,得到的模拟结果表眀,当采取方案2时,在设定现场条件下,管道外侧温度为30.803℃C,低于环境温度4.197°C,在此温度下,不会出现结露现象。

 方案3模拟结果:按聚氢酯发泡材料导热系数取0.025W(m.k)计算,得到的模拟结果表明,当采取方案3时,在设定现场条件下,管道外侧温度为30.610°℃,低于环境温度4.390°℃,17mm厚的聚氨酯发泡保温材料在不损坏的前提下,同样可以获得较好的保温效果。

 对比以上4种模拟工况,管道在无保温措施情况下,管道外壁温度与管內流体温度十分接近,因为管道在亶季经常岀现“岀汘″现象,要获得同样的保温效果,方案1所需的厚度较小,方案2所需的厚度较大

 保温性能对比

 由于管输油温存在一定的浮动,按照仿真模拟方法,分别取油温为-10°、-5℃C、0°℃、5℃、10°℃,环境温度为30°C、35°℃、40°℃·,按照

 设定的现场条件对在以上4种工况下管道外壁温度的计算结果进行对比,结果表明:裸管基本不具有保温性能;方案1、方案2、方案3在理

 论状态下具有同样的保温效果(表1);在此3种保温方案下,管道夏季均不会岀现结露问题;若需获得同样保温效果,纳米气凝胶毡所需的厚度较小