【基础知识】热量就是金钱,如何计算保温散热功率
发布时间:2024年12月08日 14:58

化工行业是六大高耗能行业之一,耗能量约占全国总耗能量的32%,行业当中能源的价格是产品价格体系当中一个重要的组成部分。如何降低能源的使用量是化工行业孜孜不倦的执着追求。化工企业在不断的寻找和采用新能源,如绿电、空气能等等。通过这种开源的方式来降低企业的能耗是化工企业也在不断追求节能的方式之一,除此之外节流化工企业降低能源消耗一项重要举措。

提高能源的利用效率,降低能源的损失,是两个非常重要的节流措施和手段。其中提高能源利用效率,通常从催化剂、反应条件、余热回收利用等方面进行控制。而降低能源的损失则是通常通过缩短能源的输送距离、降低输送过程损耗、提高系统的保温效果来实现。

保温是一个综合性的问题,既要考虑成本又要考虑收益。需要综合核算测算,从而确定保温采取的保温措施,如保温材料、保温方式和材料厚度等。

为此,我们需要知道因为保温效果不良而损失的热量有多少,有了损失的量就可以核算出多少成本的保温是可以接受的。

保温损失计算方法如下:

1、温度确定

首先,需要确定测量保温系统外部的温度。保温层外部的温度越高,散热量越大。

其次,需要知道外部环境的温度,环境温度越低。保温系统散热量就越大。

2、传热系数确定

知道上述两个温度之后,就只需要计算两者之间的传热即可以得到保温热损失,计算两者之间的传热系数。

保温材料与周围环境之间的传热分为两个部分:一个是辐射换热,另一个是对流换热。这两部分的传热系数计算方式如下:

2.1、辐射换热系数

需要知道材料的黑体黑度,通常情况下,我们可以通过查表得到材料的黑度。通过公式即可以得到辐射换热系数,其计算公式如下:

αr:辐射换热系数,W/(㎡·k)

ε:黑体黑度

Ts:保温表面温度,℃

Ta:环境温度,℃

2.2、对流换热系数

对流换热系数与空气的流动速度(风速)有关系,也与保温直径有关系。因此根据直径与风速,对换热系数又分为多种情况。

首先是无风的情况下对流换热系数。其次是有风时的对流换热系数。而有风时的对流换热系数又分为两种情况,一种是风速与外径之积小于等于0.8㎡/s时;另一种情况是风速与外径之积大于0.8㎡/s时。

无风情况下对流换热系数公式如下:

风速与外径之积小于等于0.8㎡/s时对流换热系数公式如下:

αc:对流换热系数,W/(㎡·k)

W:风速,m/s

D:保温后的外径,m风速与外径之积大于0.8㎡/s时对流换热系数公式如下:

αc:对流换热系数,W/(㎡·k)

W:风速,m/s

D:保温后的外径,m

通过上述计算得到辐射换热系数和对流换热系数,其和为散热的换热系数。

3、热损失的确定

计算热损失热损失与换热系数的关系式如下:

由此公式计算的热损失为单位表面积的热损失,情况下这种热损失的表示方式并不方便。因此也可以通过如下公式将其直接计算为单位长度的热损失:

当然也可以通过热损失来倒推计算预测保温层外表面的温度。

上述计算过程虽然比较简单,但是公式复杂,步骤较多,而且存在多次方情况。而且无法用手算方式来计算特定热损失的表面温度。因此手动计算仍存在比较大的困难。

为了解决上述难题。公众号小程序 化工工具箱 新增功能:表面温度及散热功率计算。

使用方法:直接输入数值,回车确认即可计算相应结果。也可以通过输入计划的热损失倒推计算预测外表面温度。材料黑度可以通过点击右侧的蓝色叹号按钮列出GB 50264-2013 《工业设备及管道绝热工程设计规范》中的材料黑度清单。小程序地址: 化工工具箱

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