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1、1 / 13 设备及管道保温设计导则 本标准根据 GB 4272 的原则并遵照其第四章“保温设计”的规定编制的。 1 主题内容与适用范围 本标准规定了保温设计的基本原则、保温材料的选择、 保温厚度 的计算和确定、保温计算主要数据选取原则及保温结构。 本标准适用于一般热设备和管道。不适用于船舶、 核能以及工业 炉窑和锅炉的内衬等有特殊要求的装置设施。 施工中的临时设施、 各种热工仪表系统的管道及伴热管道不受本 标准的约束。 2 引用标准 GB 4132 绝热材料名词术语 GB 4272 设备及管道保温技术通则 GB 8174 设备及管道保温效果的测试与评价 3 保温设计的基本原则 保温设计应符合
2、减少散热损失、节约能源、满足工艺要求、保 持生产能力、提高经济效益、改善工作环境、防止烫伤等基本原则。 3.1 具有下列情况之一的设备、管理、管件、阀门等（以下对管道、 管件、阀门等统称为管道）必需保温。 3.1.1外表面温度大于323K（50） 1 以及根据需要要求外表面温度 小于或等于 323K（50）的设备和管道。 注：1）指环境温度为 298K(25)时的表面温度。 3.1.2 介质凝固点高于环境温度的设备和管道。 2 / 13 3.2 除防烫伤要求保温的部位外，具有下列情况之一的设备和管道可 不保温； 3.2.1 要求散热或必需裸露的设备和管道； 3.2.2 要求及时发现泄漏的设备和
3、管道上的连接法兰； 3.2.3 要求经常监测，防止发生损坏的部位； 3.2.4 工艺生产中排气、放空等布需要保温的设备和管道。 3.3 表面温度超过 333K （60）的不保温设备和管道，需要经常维护 又无法采用其他措施防止烫伤的部位应在下列范围内设置防烫伤保 温； 3.3.1 距离地面或工作平台的高度小于2.1m； 3.3.2 靠近操作平台距离小于0.75m。 4 保温材料选择 4.1 保温材料制品应具有的主要技术性能； 4.1.1平均温度等于或小于623K（350）时，导热系数值不得大于 0.12W(m k) kcal/(m h)。并有明确的随温度变化的导热系 数方程式或图表； 对于松散或
4、可压缩的保温材料及其制品，应提供在使用密度下的 导热系数方程式或图表； 4.1.2 密度不大于 400kg/m 2； 4.1.3除软质、半硬质 1 及散状材料外，硬质成型制品的抗压强度不 应小于 0.294Mpa)3kg/cm 2)。 注：1）用软质材料成型的制品。 4.2 保温材料制品应具有下列性能资料； 3 / 13 4.2.1 允许最高使用温度； 4.2.2 必要时尚需注明耐火性、吸水率、吸湿率、热膨胀系数、收缩 率、抗折强度、腐蚀性及耐蚀性等。 4.3 应由生产厂按用户提出的要求提供符合上述各项性能指标的产 品，必要时应委托国家指定的检测机构按国家标准测定。 4.4 保温材料的选择原则
5、； 4.4.1 保温材料制品的允许使用温度应高于正常操作时的介质最高温 度； 4.4.2 相同温度范围内有不同材料可供选择时，应选用导热系数小、 密度小、造价低、易于施工的材料制品，同时应进行综合比较，其经 济效益高者应优先选用； 4.4.3 在高温条件下经综合经济比较后可选用复合材料。 5 保温层厚度的计算和确定 5.1 管道和圆筒设备外径大于1020mm 者，可按平面计算保温层厚度， 其余均按圆筒面计算保温层厚度。 5.2 为减少散热损失的保温层其厚度应按经济厚度方法计算。 5.2.1 对于热价低廉，保温材料制品或施工费用较高，根据公式计算 得出的经济厚度偏小以致散热损失超过GB4272中
6、表 1 或表 2 内规定 的最大允许散热损失时， 应重新按表内最大允许散热损失的80% 90% 计算去保温层厚度。 5.2.2 对于热价偏高、保温材料制品或施工费用低廉、并排敷设的管 道，尚应考虑支撑结构、占地面积综合经济效益，其厚度可小于经济 4 / 13 厚度。 5.3 保温层厚度和散热损失的计算 5.3.1 保温层经济厚度的计算公式 a. 平面的计算公式见式（ 1）： aS TTtf aa 1 1 )( （1） 式中： 保温层厚度， m; A1 常 数， 按 中 华人 民 共和 国 法 定计 算 单 位计 算 A1=1.897510 -1 （按公制计量单位计算A1=L0 -1 ）； Fn
7、热价，元 /10 6kJ（元/104kcal ）; 保温材料制品导热系数， 对于软质材料应取安装密 度下的导热系数， W/(m k) kcal/(m h)； t 年运行时间， h； T设备和管道的外表面温度，K（）； T1环境温度， K（）； P1保温结构单位造价，元/m 2; S 保 温 工 程 投资 贷 款 年分 摊 率 ，按 复 利 计息 ： % 1)1 ( )1( 2 2 ， i ii S i 年利率（复利率）， % ； n计息年数，年； a 保 温 层 外表 面 向 大气 的 放 热系 数 ， W/(m 2 K) kcal/m 2h）。 5 / 13 b.圆筒面的计算公式见式（2）：
8、 aSp TTf A D D LD an a 2)( 1 1 4 4 4 2 14 DD 式中： A1常数，按中华人民共和国法定计量单位计算A1=3.795 10 -2 按公制计量单位计算A1=210 -2 ； D1保温层外经， m; D2保温层内径， m ； 其余符合说明与式（ 1）相同。 5.3.2 保温层表面散热损失计算公式 a. 平苗的计算公式见式（ 3）： a TT RR TT q aa 1 21 b. 圆筒面的计算公式见式（4）： 41 4 21 21 )(2 DaD D L TT RR TT q n aa 式中： q单位表面散热损失， 平面：W/m 2kcal/(m2h)； 管道
9、：W/m kcal/(m h) ； R 1保温层热阻， 平面：（ m 2K）/W (m2h)/kcal , 管道：（ m K）/W (m h)/kcal R2保温层表面热阻， （2） （3） （4） 6 / 13 平面：（ m 2K）/W (m2h)/kcal ， 管道：（ m K）/W (m h)/kcal； 好说明与式（ 1）、（ 2）相同 a. 平面的计算公式见式（ 5）： 1111 T a q TRqT b. 圆筒面的计算公式见式（6）： 1 1 111 T aD q TRqT 式中： T1保温层外表面温度，K（） 其余符合说明与式（ 1）（ 4）相同。 6 保温计算主要数据选取原则
10、6.1 温度 6.1.1 表面温度 T 6.1.1.1无衬里的金属设备和管道的表面温度T，取介质的正常运行 温度。 6.1.1.2有衬里的金属设备和管道应进行传热计算确定外表面温度。 6.1.2 环境温度 Ta 6.1.2.1设置在室外的设备和管道在经济保温厚度和散热损失计算 中，环境温度 Ta常年运行的取历年之年平均温度的平均值季节性运 行的取历年运行期日平均温度的平均值。 6.1.2.2设置在室内的设备和管道在经济保温厚度及散热损失计算中 环境温度 Ta均取 293K （20）。 6.1.2.3设置在地沟中的管道，当介质温度T=352K （80）时，环境 （5） （6） 7 / 13 温度
11、 Ta取 293 K （20），当介质温度 T=354383K （81110）时， 环境温度 Ta取 303K（30）；当介质温度T383K（110）时，环 境温度 Ta取 313K（40）。 6.1.2.4在校核在工艺要求的各保温层计算邹环境温度Ta应按最不利 的条件取值。 6.2 表面放热系数 a 6.2.1 在经济厚度及热损失计算中，设备和管道的保温结构外表面放 热系数 a 一般取 11.63W/(m2K)10kcal/(m 2h) 。 6.2.2在 校核 保温结 构表 面温 度计算 中， 一般 情况按a=1.163 （6+3）W/m 2 计算，式中 为风速，单位 m/s。 6.2.3
12、如要求计算值更接近于真值，则应按不同外表面材料的热发射 率与环境风速对 a 值的影响，将辐射与对流放热系数分别计算然后取 其和。 6.3 导热系数 保温材料制品的导热系数或导热系数方程应由制造厂提供并应 符合本标准 6.3 的要求。 6.4 保温结构的单位造价P1 单位造价应包括主材费、包装费、运输费、损耗、安装（包括辅 助材料费）及保护机构费等。 6.5 计息年数 n 指计算期年数。根据不同情况取510 年。 6.6 年利率 i 8 / 13 取 6% 10%( 复利) 6.7 热价格 f n 应按各地区、各、部门的具体情况确定，一般在3.6 6 元 /10 2KJ(1525 元/102kc
13、al) 之间取值。 6.8 年运行时间 t 常年运行一般按 8000h 计； 采暖运行中的采暖期按3000h计：采暖期较长地区得按实际采暖 期(小时)计； 其他按实际情况选取年运行时间。 7 保温结构 7.1 保温结构一般由保温层和保护层组成。保温结构的设计应符合保 温效果好、施工方便、防火、耐久、美观等。 7.2 保温层 7.2.1 设备、直管道、管件等无需检修处宜采用固定式保温结构；法 兰、阀门、人孔等处宜采用可拆卸式的保温结构。 7.2.3 保温层设计厚度大于100mm 时，保温结构宜按双层考虑；双层 的内外层缝隙应彼此错开。 7.2.4 使用软质和半硬质保温材料时，设计应根据材料的最佳
14、保温密 度或保证其在长期运行中不致塌陷的密度而规定其施工压缩量。 7.3 保温层的支撑及紧固 7.3.1 高于 3m的立式设备、垂直管道以及与水平夹角大于45，长 度超过 3m的管道应设支撑圈，其间距一般为36m. 9 / 13 7.3.2 硬质材料施工中应预留伸缩缝，设置支撑圈者应在支撑圈下预 留伸缩缝。缝宽应按金属壁和保温材料的伸缩量之间的差值考虑。伸 缩缝间应填塞与硬质材料厚度相同的软质材料，该材料使用温度应大 于设备和管道的表面温度。 7.3.3 保温层应采取适当措施进行紧固。 7.4 保护层 7.4.1 保护层应具有保护层和防水的性能 7.4.2一般金属保护层应采用0.3 0.8mm
15、厚的镀锌薄钢板、或防锈 铝板制成外壳，壳的接缝必搭接以防雨水进入。 7.4.3玻璃布保护层一般在室内使用。石棉水泥类抹面保护层不得 在室外使用。 7.4.4 可采用其他已被确认可靠的新型外保护层材料。 10 / 13 附录 A 保温层厚度的计算方法 （补充件） 在允许温降条件下输送液体管道的保温层厚度应按热平衡方法计算。 A.1 无分支（无结点）管道 A.1.1 当 a a TT TT 1 2 2 时 aD TT TT LCq La D D La a nn 4 1 1 1 2 1 2 2 12 DD A.1.2 当时2 1 2 a a TT TT aDTTCq TTL D D La n ama
16、 4211 2 1 )( ) 2 （ 2 12 DD Lc=K1L（A3） 式中： T1管道 1 点处的介质温度， K（）； T2管道 2 点处的介质温度， K（）； L1管道计算长度， m; K1管道通过吊架处的热损失附加系数； L管道实际长度， m; Tm算术评均温度， K（）； （ A1） （ A2） 11 / 13 qm介质质量流量， kg/h; C介质热容， J/(kg K)kcal/(kg) ； 其余符合说明与本标准式（1）、（2）相同。 A.2 有分支（有结点）管道 结点温度按式（ A4）计算： 1 1 )(1 1 1 sq sL ceq csL TTTT mi me c acc
17、 （ A4） 式中：Tc,Tc-1分别为结点 c 与前以结点 c-1 处的温度，K （） T1管道起点的温度， K（） Tn管道终点的温度， K（） Lc-s-c结点 c 与前一结点 c-1 之间的管段长度， m; L1-1-i任意点 i 与前一结点 i-1 之间的管段长度， m; qmc-e-cc-1 与 c 两点间管道介质质量流量，kg/h; qm1-e-c任意点 i 与前一结点之间介质质量流量， kg/h. 12 / 13 附录 B 保温层厚度的计算方法 （补充件） 延迟管道内介质冻结、凝固的保温层厚度应按热平衡方法计算 a att tt ntt ppPPtt ta a D TT VpH
18、 TTT CpVCVTT tK D D L 1 25. 0 2 )(2 2 11 1 2 12 DD 式中： K1见式（ A3）说明； Ttt介质在管道内防止冻结停留时间，h; Ttt管道内介质的冻结温度，K() ； V 1V2分别为介质体积和管壁体积， m 2； P1p 2分别为介质密度和管材密度， kg/m 2； C1C2分别为介质热容和管材热容，J/kgK kcal/(kg ) Htt介质融解热， J）kcal/kg)； 其他符合说明与本标准式（1）、（2）相同。 （ B1） 13 / 13 附录 C 不同材料双层保温厚度的计算方法 （补充件） C.1 内层厚度按表面温度计算；外层厚度按经济厚度方法计算。 C.2 内外层界面处温度应按外层保温材料最高使用温度的0.9倍计 算。 附加说明： 本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会提出。 本标准由中国石油化工总公司洛阳石油化工工程公司、国家建 筑材料工业局标准化研究所、 南京玻璃纤维研究设计院、 国家医药局 上海医药设计院、 中国建筑科学研究院空调研究所、华东电力设计院 负责起草。 本标准主要起草人王怀义、李苏华、裘应林、李鸿法、夏敏、 汪训昌、莫松涛。