CN105065859B - 一种核级设备及管道用金属反射型保温层 - Google Patents

一种核级设备及管道用金属反射型保温层 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核级设备及管道用金属反射型保温层，包括保温外盒和设置在保温外盒内的反射箔片，所述的反射箔片包括相互间隔设置的第一反射箔片和第二反射箔片，所述的第一反射箔片上压制有间隔排列的半球形的凹泡Ⅰ和凸泡Ⅰ，所述的第二反射箔片上也压制有间隔排列的半球形的且直径大于凹泡Ⅰ的凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ，其隔热性能更好。

Description

一种核级设备及管道用金属反射型保温层
技术领域
本发明涉及核级设备及管道的保温设备，具体地，涉及一种核电厂及核动力装置设备及管道用的金属空气腔反射型保温层。
背景技术
核级设备及管道正常运行时，内部的流动着高温、高压介质，需要在设备及管道外表面设置保温层进行隔热，以尽可能的减少热量损失，降低设备及管道内外避免温差以及减小设备热应力，同时对相邻设备起保护作用。
现有的保温层其包括保温外盒和反射箔片，如专利US3904379A，其发明了一种套筒式金属反射型保温板块结构，其反射箔片采用波纹形；再如专利CN1159062A提供了一种波纹形反射箔的金属保温层；再如CN203131332U同样提供了一种波纹形反射箔的金属保温层，其保温效果即隔热效果不佳。
发明内容
本发明提供一种隔热性能更好的核级设备及管道用金属反射型保温层。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种核级设备及管道用金属反射型保温层，包括保温外盒和设置在保温外盒内的反射箔片，所述的反射箔片包括相互间隔设置的第一反射箔片和第二反射箔片，所述的第一反射箔片上压制有间隔排列的半球形的凹泡Ⅰ和凸泡Ⅰ，所述的第二反射箔片上也压制有间隔排列的半球形的且直径大于凹泡Ⅰ的凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ。第一反射箔片上的凹泡Ⅰ和凸泡Ⅰ直径均相等，仅方向相反；第二反射箔片上的凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ与此同理。凹泡Ⅰ的直径小于凸泡Ⅱ的直径，使第一反射箔片和第二反射箔片形成“一浅一深”交替叠放的结构，能更好的抑制相邻两层反射箔片之间的空气对流换热量，提高保温效果，并且通过制作较大层高的反射箔片还能有效的减少反射箔片的层数，在满足保温效果的基础上提高经济性。且采用“一浅一深”交替叠放的结构，第一反射箔片和第二反射箔片之间的接触全为点接触，能有效的降低反射箔片之间的金属直接接触导热热量损失，进一步提高保温效果。
作为优选，所述的凹泡Ⅰ和凸泡Ⅰ在第一反射箔片上成矩阵排布。
作为优选，所述的凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ在第二反射箔片上成矩阵排布。凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ在第二反射箔片上设置的目的是在第一反射箔片与第二反射箔片之间起到限定层间距的作用，矩阵排布不仅是一种很好的实现手段，而且凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ矩阵排布的间距尺寸与第二反射箔片制造成形的质量又是密切相关的。
作为优选，所述的凹泡Ⅱ的最低点和凸泡Ⅱ的最高点的高度差为10mm至30mm。第一反射箔片和第二反射箔片采用“一浅一深”交替叠放的结构，可通过制作不同层高H的凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ来调整相邻反射箔片的层间距和层数，可以有效的控制相邻两层反射箔片之间的空气对流换热量。
若层高H小于10mm，那么第一反射箔片与第二反射箔片之间的最小层间距将小于5mm，虽然小于5mm的层间距对抑制层间空气的自然对流换热有好处，但对于相同厚度的保温层而言，填充的反射箔片的层数就会增加，这样相邻反射箔片之间的金属接触面积就会增加，会加大金属导热损失，而且保温层的重量和经济成本也会大大增加。相反，若层高H大于30mm，那么第一反射箔片与第二反射箔片之间的最小层间距将大于15mm，虽然大于15mm的层间距对减少相邻反射箔片之间的金属接触面积（即减少金属导热损失）、降低保温层的重量和经济成本有好处，但却会加大相邻反射箔片之间空气的自然对流换热，增加空气对流热损失。因此，综合考虑凹泡Ⅱ和凸泡Ⅱ的顶点之间的层高H即凹泡Ⅱ的最低点和凸泡Ⅱ的最高点的高度差限定在10mm~30mm之间是比较合适的。
作为优选，所述的第一反射箔片上的凹泡Ⅰ的最低点和凸泡Ⅰ的最高点的高度差2mm至5mm。
第一反射箔片设置的目的是与第二反射箔片组合使用，在第一反射箔片与第二反射箔片之间形成一定层间距的空气夹层，抑制空气自然对流。凹泡Ⅰ和凸泡Ⅰ在第一反射箔片上的设置目的一方面是增加第一反射箔片的刚度，另一方面是使第一反射箔片与第二反射箔片之间的空气夹层边界不规则，可以增加空气夹层内自然对流的热阻，使夹层内的空气自然对流换热量更小。凹泡Ⅰ和凸泡Ⅰ顶点之间的层高H限定在2mm~5mm比较合适，既可达到上述两点目的，也可保证凹泡Ⅰ和凸泡Ⅰ不与第二反射箔片的平板部分接触，避免增加金属接触导热。
进一步的，所述的保温外盒的内侧和外侧均为第一反射箔片。这样设置可以使交错叠放完成的反射箔片组合从最内侧到最外侧在厚度方向上形成多个相对封闭的空气夹层空间，目的是把整个反射箔片组合内的空气对流换热限制在一个个相对独立且狭小的夹层空间内，可以进一步减少空气对流换热。
作为优选，所述的反射箔片为双面抛光的奥氏体不锈钢箔材。
进一步的，所述的反射箔片的两面的粗糙度Ra≤0.05μm。反射箔片的表面粗糙度低，保温外盒和反射箔片表面的法向发射率低，即保温外盒和反射箔片对从设备及管道外壁面传出的辐射热量的反射效果高，能有效的减少设备及管道外壁的辐射换热损失，提高保温效果。
作为优选，所述的保温外盒的端部为阶梯状。保温外盒的端部即保温外盒与保温外盒的连接端。保温层之间的连接方式采用梯形搭接接头，相对于平接头，梯形搭接接头可以增长接头间金属接触导热的传热路径，从而增大接触导热热阻，降低金属接触导热损失，而且梯形搭接接头也可以增加接缝内空气对流的热阻，降低接缝内空气对流传热损失，故将保温外盒的端部设计为阶梯状以便于保温外盒与保温外盒的连接端采用梯形搭接接头方式，以提高保温效果。
综上，本发明的有益效果是：
1、本发明的反射箔片能更好的抑制相邻两层反射箔片之间的空气对流换热量，提高保温效果。
2、本发明可通过调整反射箔片的层高来减少反射箔片的层数，在满足保温效果的基础上提高经济性。
3、本发明的反射箔片之间的接触为点接触，能有效的降低反射箔片之间的金属直接接触导热热量损失，进一步提高保温效果。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是第二反射箔片的结构示意图。
图3是图2的A-A视图。
图4是第一反射箔片的结构示意图。
图5是图2的B-B视图。
附图中标记及相应的零部件名称： 1、保温外盒；2、第一反射箔片；21、凹泡Ⅰ；3、第二反射箔片；31、凹泡Ⅱ。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1至图5所示的一种核级设备及管道用金属反射型保温层，本方案的反射箔片设置在保温外盒1内，并且反射箔片包括的第一反射箔片2和第二反射箔片3，在第一反射箔片2上压制间隔排列的半球形的凹泡Ⅰ21和凸泡Ⅰ，并在第二反射箔片3上也压制间隔排列的半球形的且直径大于凹泡Ⅰ21的凹泡Ⅱ31和凸泡Ⅱ，凹泡Ⅱ31和凸泡Ⅱ的直径均大于凹泡Ⅰ21和凸泡Ⅰ的直径，构成“一浅一深”交替叠放的结构，能更好的抑制相邻两层反射箔片之间的空气对流换热量，提高保温效果，凹泡Ⅱ31和凸泡Ⅱ的直径较大，凹泡Ⅱ31的底部与凸泡Ⅱ的顶部之间的距离即为反射箔片的层高H，可通过制作较大层高H的反射箔片还能有效的减少反射箔片的层数，在满足保温效果的基础上提高经济性；第一反射箔片2和第二反射箔片3相互间隔设置，使得第一反射箔片2和第二反射箔片3之间的接触全为点接触，可有效的降低反射箔片之间的金属直接接触导热热量损失，进一步提高保温效果。第一反射箔片2和第二反射箔片3根据实际情况选择层数。在制作时，使第二反射箔片3上的凹泡Ⅱ31和凸泡Ⅱ的密度大于第一反射箔片2上凹泡Ⅰ21和凸泡Ⅰ的密度，尽量减少第一反射箔片2和第二反射箔片3之间的接触点数量，减小金属直接接触导热热量损失，进一步提高保温效果。
对本方案的单个金属反射型保温层进行传热特性模拟分析得到，在热面温度为300℃、冷面温度55℃时，其当量导热系数为0.0468 W/m.K，远远优于核级设备及管道金属反射型保温层传热特性的一般要求。该一般要求即当量导热系数≤0.065 W/m.K。
实施例2：
如图1至图5所示的一种核级设备及管道用金属反射型保温层，本实施例在上述实施例的基础上做了优化，即所述的凹泡Ⅰ21和凸泡Ⅰ在第一反射箔片2上成矩阵排布。
所述的凹泡Ⅱ31和凸泡Ⅱ在第二反射箔片3上成矩阵排布。
在第二反射箔片上压制半球形半径为SR5mm~SR15mm的凹泡Ⅱ31和凸泡Ⅱ，成型后其层高H为10mm至30mm，即凹泡Ⅱ31底部和凸泡Ⅱ顶部之间的高度在10mm至30mm之间；根据保温层的厚度和保温性能要求，可制作不同直径的凹泡Ⅱ31和凸泡Ⅱ，来调整保温块内相邻反射箔的层间距和层数。
所述的凹泡Ⅰ21底部和凸泡Ⅰ顶部之间的层高H为2mm至5mm。
第一反射箔片2和第二反射箔片3在装入保温外盒时，按第一层第一反射箔片2、第二层第二反射箔片3、第三层第一反射箔片2……最后一层第一反射箔片2，即所述的保温外盒1的内侧和外侧均为第一反射箔片2，以进一步减少空气对流换热，提高保温效果。
反射箔片采用厚度特薄的奥氏体不锈钢箔材表面应进行光亮处理，双面粗糙度应达到Ra≤0.05μm，表面应平整，不得有任何局部凸凹、起皱、皱褶、擦伤、划痕、辊印和麻点等。箔材表面冷态（室温）法向发射率εn≤0.14，热态（350℃时）法向发射率εn≤0.24。
保温层之间通过铆钉或螺钉采用梯形搭接方式连接，有利于提高保温效果，故将保温外盒1的端部为阶梯状。
如上所述，可较好的实现本发明。

Claims (4)

1.一种核级设备及管道用金属反射型保温层，包括保温外盒（1）和设置在保温外盒（1）内的反射箔片，其特征在于：所述的反射箔片包括相互间隔设置的第一反射箔片（2）和第二反射箔片（3），所述的第一反射箔片（2）上压制有间隔排列的半球形的凹泡Ⅰ（21）和凸泡Ⅰ，所述的第二反射箔片（3）上也压制有间隔排列的半球形的且直径大于凹泡Ⅰ（21）的凹泡Ⅱ（31）和凸泡Ⅱ，所述第一反射箔片和第二反射箔片之间的接触全为点接触；
所述的凹泡Ⅰ（21）和凸泡Ⅰ在第一反射箔片（2）上成矩阵排布，所述的凹泡Ⅰ的最低点（21）和凸泡Ⅰ的最高点的高度差为2mm至5mm；
所述的凹泡Ⅱ（31）和凸泡Ⅱ在第二反射箔片（3）上成矩阵排布，所述的凹泡Ⅱ（31）的最低点和凸泡Ⅱ的最高点之间的高度差为10mm至30mm；
所述的保温外盒（1）的内侧和外侧均为第一反射箔片（2）。
2.根据权利要求1所述的一种核级设备及管道用金属反射型保温层，其特征在于：所述的反射箔片为双面抛光的奥氏体不锈钢箔材。
3.根据权利要求1所述的一种核级设备及管道用金属反射型保温层，其特征在于：所述的反射箔片的两面的粗糙度Ra≤0.05μm，箔材表面室温法向发射率εn≤0.14，350℃法向发射率εn≤0.24。
4.根据权利要求1所述的一种核级设备及管道用金属反射型保温层，其特征在于：所述的保温外盒（1）的端部为阶梯状。
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