CN111521636A - 一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法 - Google Patents

一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111521636A
CN111521636A CN202010395465.7A CN202010395465A CN111521636A CN 111521636 A CN111521636 A CN 111521636A CN 202010395465 A CN202010395465 A CN 202010395465A CN 111521636 A CN111521636 A CN 111521636A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
pipeline
insulation performance
thermal insulation
thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010395465.7A
Other languages
English (en)
Inventor
葛浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangtze University
Original Assignee
葛浩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 葛浩 filed Critical 葛浩
Priority to CN202010395465.7A priority Critical patent/CN111521636A/zh
Publication of CN111521636A publication Critical patent/CN111521636A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法，涉及物性参数测量技术领域，它包括保温层保温性能测试主体和装置箱，保温层保温性能测试主体置于装置箱内，装置箱内壁上铺设氙灯和紫外灯，保温层保温性能测试主体上方设有风机I和风机II，风机I和风机II分别与供热设备和空调机组连接，供热设备和空调机组置于装置箱外，装置箱外设有微型人工降雪设备，微型人工降雪设备出口端与装置箱内部连接。本热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法直接测量保温层内外表面温度计算保温性能，减少管道导热性能剧烈变化引起的误差，对气候剧烈变化下保温层保温性能测试提供参考方案。

Description

一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法
技术领域：
本发明涉及物性参数测量技术领域，具体涉及一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法。
背景技术：
热力管道是建筑采暖或工业生产过程中连接蒸汽发生装置与用户或生产端的输汽线路。由于高温蒸汽与环境存在较大温差导致管道和设备都存在着不同程度的热量损失，引起用户或生产端蒸汽温度或干度降低，对蒸汽品质、采暖和生产效率造成较大影响。热力管道输送距离长，与外界环境接触面积大，热量损失较严重。科学准确地测试管道保温层的保温性能，对于热力管道优化、保证蒸汽品质、提高生产效率、减少成本具有重要意义。
目前，热力管道保温性能测量方法主要包括传统法或焓差法（热平衡法）。然而由于复杂地区的气温、风速、日照、雨雪等室外环境变化频繁且剧烈，导致传统方法测试热力管道保温性能存在较大误差，此外采用焓差法获得的保温层性能曲线易受管道保温材料导热系数影响。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法，它基于温度传感器直接测量保温层内外表面温度，考虑复杂环境因素对其影响，获得高精度测试结果。
本发明采用的技术方案为：一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法，包括保温层保温性能测试主体和装置箱，保温层保温性能测试主体置于装置箱内，保温层保温性能测试主体包括管道、被测保温层和电加热管，管道内铺设电加热管，电加热管通过定位器夹持并与管道连接，管道外套有被测保温层，被测保温层外壁和内壁分别安装温度传感器I和温度传感器II，温度传感器I和温度传感器II通过导线分别与计算机连接，计算机置于装置箱外，装置箱内壁上铺设氙灯和紫外灯，保温层保温性能测试主体上方设有风机I和风机II，风机I和风机II分别与供热设备和空调机组连接，供热设备和空调机组置于装置箱外，装置箱外设有微型人工降雪设备，微型人工降雪设备出口端与装置箱内部连接。
所述的管道、被测保温层和电加热管同心同轴，且其两端均与绝热端盖（1）连接。
所述的绝热端盖与定位器之间设有隔板。
所述的氙灯和紫外灯个数均为若干个，层层铺设，氙灯与紫外灯相互隔层铺设。
所述的保温层保温性能测试主体上方设有喷淋设备。
所述的供热设备的温度控制范围为30℃～60℃，空调机组温度控制范围为-20℃～30℃。
所述的风机I和风机II悬挂于装置箱的内壁上。
具体步骤如下：
1）电加热管预热；
2）设定外界环境参数；
3）启动其余设备；
4）被测保温层外表面和内表面温度测量。
所述的步骤1）中电加热管预热10分钟，加热温度在120℃、180℃及240℃范围周期变化。
所述的步骤3）中的其余设备中的氙灯和紫外灯的输出功率在30％、50％、70％和100％范围周期变化。
本发明的有益效果是：本热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法，直接测量保温层内外表面温度计算保温性能，减少管道导热性能剧烈变化引起的误差，对气候剧烈变化下保温层保温性能测试提供参考方案。
附图说明：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明保温层保温性能测试主体结构示意图。
具体实施方式：
参照各图，一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法，包括保温层保温性能测试主体16和装置箱，保温层保温性能测试主体16置于装置箱内，保温层保温性能测试主体16包括管道5、被测保温层3和电加热管7，管道5内铺设电加热管7，电加热管7通过定位器2夹持并与管道5连接，管道5外套有被测保温层3，被测保温层3外壁和内壁分别安装温度传感器I4和温度传感器II6，温度传感器I4和温度传感器II6通过导线分别与计算机17连接，计算机17置于装置箱外，装置箱内壁上铺设氙灯13和紫外灯14，保温层保温性能测试主体16上方设有风机I9和风机II12，风机I9和风机II12分别与供热设备10和空调机组11连接，供热设备10和空调机组11置于装置箱外，装置箱外设有微型人工降雪设备15，微型人工降雪设备15出口端与装置箱内部连接。所述的管道5、被测保温层3和电加热管7同心同轴，且其两端均与绝热端盖1连接。所述的绝热端盖1与定位器2之间设有隔板8。所述的氙灯13和紫外灯14个数均为若干个，层层铺设，氙灯13与紫外灯14相互隔层铺设。所述的保温层保温性能测试主体16上方设有喷淋设备。所述的供热设备10的温度控制范围为30℃～60℃，空调机组11温度控制范围为-20℃～30℃。所述的风机I9和风机II12悬挂于装置箱的内壁上。
具体步骤如下：
1）电加热管7预热；
2）设定外界环境参数；
3）启动其余设备；
4）被测保温层3外表面和内表面温度测量。
所述的步骤1）中电加热管7预热10分钟，加热温度在120℃、180℃及240℃范围周期变化。所述的步骤3）中的其余设备中的氙灯13和紫外灯14的输出功率在30％、50％、70％和100％范围周期变化。
电加热管7的热源采用220V交流电源，以一只1200W电加热管作为模拟流体的热源，该加热管道效率高，辐射能大且均匀，通过导热、对流及辐射进行热量交换。
外界环境模拟系统包括环境温湿度控制系统、日照工况模拟系统、降雨工况模拟系统、降雪工况模拟系统、送风工况模拟系统；所述环境温湿度控制系统由空调机组、供热设备构成；所述日照工况模拟系统包括氙灯日照模拟设备与紫外灯光老化实验设备；所述氙灯日照模拟设备与紫外灯光老化实验设备皆均匀铺设至装置箱内壁上；所述降雨工况模拟系统主要为喷淋设备，所述喷淋设备均匀铺设于被测保温层上方；所述降雪工况模拟系统设备连接装置箱外。
工作温度：100℃~200℃；工作湿度：0％~90％RH；测温范围：-30℃~ 150℃；在-10℃~90℃范围精度为±0.5℃。
模拟全年气候环境主要参数，环境温度测量范围：-20℃~60℃，相对湿度调控范围：10％~90％RH，风速：0m/s~15m/s。由测试获取的保温层性能表征指标：热阻R-时间T曲线，导热系数K-时间T曲线。
测试获得的保温层材料保温性能表征的热阻值R与导热系数K步骤及计算过程为：
1）电加热管7预热；
2）设定外界环境参数；
3）启动其余设备；
4）被测保温层3外表面和内表面温度测量。
所述步骤1）启动电加热管预热十分钟，加热温度在120℃、180℃及240℃范围周期变化。所述步骤2）根据目标地区的室外环境设定系统参数。所述步骤3）氙灯日照模拟设备和紫外光老化实验设备输出功率在30％、50％、70％和100％范围周期变化。
进一步，根据下列表达式（热平衡法）：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
保温层内表面温度（℃）；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
保温层外表面温度（℃）；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
被测保温层的导热系数（W/（m·K））；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
被测保温层外径（m）；
Figure DEST_PATH_IMAGE012
被测保温层内径（m）；
Figure DEST_PATH_IMAGE014
环境温度（℃）；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
被测保温层的对流换热系数（W/（m2·K））；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
被测保温层的辐射换热系数（W/（m2·K））。
进一步，求得导热系数为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
进一步，求得热阻：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
将上述两式编入计算机程序，在实际测试时仅需要输入内外表面温度、保温层内外径及保温层对流换热系数与辐射换热系数，再由计算机自动输出导热系数和导热热阻两个重要参数。
依据目标区域全年气候变化更改室外环境参数，重复上述步骤。
记录不同温湿度风速条件下的热阻R和导热系数K，通过计算机进行汇总，并绘制出热阻R-T时间曲线与导热系数K-T时间曲线。
通过数学分析找到其变化规律。
所述温度传感器直接测量保温层内外表面温度，并将测定结果上传至计算机，采用能量守恒法计算得保温性能参数，分析绘制出保温性能曲线。
电加热管与定位器间设有隔板，减少定位器传热所致误差。
本发明用于测定复杂天气下管道保温层保温性能，本设备和方法符合GB/T 8174-2008《设备及管道绝热效果的测试与评价》标准要求。可模拟全年气候剧烈变化的室外环境，同时采用电加热管的热辐射模拟流体热源，进而对保温层内外表面的温度直接测量，可直接精确计算出保温材料的导热系数，分析并绘出保温性能特性曲线。
进一步，测试环境从单一稳态到气候剧烈变化。采用电加热设备模拟管内流体热源，快速安全，设备简单，防止流体泄漏造成误差。采用温度传感器直接测量保温层内外表面温度，可减少管道导热性能剧烈变化导致误差，使实验结果更精准，实现温度-时间曲线与导热系数-时间曲线转换。
综上所述，本热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法，直接测量保温层内外表面温度计算保温性能，减少管道导热性能剧烈变化引起的误差，对气候剧烈变化下保温层保温性能测试提供参考方案。

Claims (10)

1.一种热力管道保温性能小型模拟装置，其特征在于：包括保温层保温性能测试主体（16）和装置箱，保温层保温性能测试主体（16）置于装置箱内，保温层保温性能测试主体（16）包括管道（5）、被测保温层（3）和电加热管（7），管道（5）内铺设电加热管（7），电加热管（7）通过定位器（2）夹持并与管道（5）连接，管道（5）外套有被测保温层（3），被测保温层（3）外壁和内壁分别安装温度传感器I（4）和温度传感器II（6），温度传感器I（4）和温度传感器II（6）通过导线分别与计算机（17）连接，计算机（17）置于装置箱外，装置箱内壁上铺设氙灯（13）和紫外灯（14），保温层保温性能测试主体（16）上方设有风机I（9）和风机II（12），风机I（9）和风机II（12）分别与供热设备（10）和空调机组（11）连接，供热设备（10）和空调机组（11）置于装置箱外，装置箱外设有微型人工降雪设备（15），微型人工降雪设备（15）出口端与装置箱内部连接。
2.根据权利要求1所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置，其特征在于：所述的管道（5）、被测保温层（3）和电加热管（7）同心同轴，且其两端均与绝热端盖（1）连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置，其特征在于：所述的绝热端盖（1）与定位器（2）之间设有隔板（8）。
4.根据权利要求1所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置，其特征在于：所述的氙灯（13）和紫外灯（14）个数均为若干个，层层铺设，氙灯（13）与紫外灯（14）相互隔层铺设。
5.根据权利要求1所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置，其特征在于：所述的保温层保温性能测试主体（16）上方设有喷淋设备。
6.根据权利要求1所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置，其特征在于：所述的供热设备（10）的温度控制范围为30℃～60℃，空调机组（11）温度控制范围为-20℃～30℃。
7.根据权利要求1所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置，其特征在于：所述的风机I（9）和风机II（12）悬挂于装置箱的内壁上。
8.一种根据权利要求1所述的热力管道保温性能小型模拟装置的使用方法，其特征在于：具体步骤如下：
1）电加热管（7）预热；
2）设定外界环境参数；
3）启动其余设备；
4）被测保温层（3）外表面和内表面温度测量。
9.根据权利要求8所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置的使用方法，其特征在于：所述的步骤1）中电加热管（7）预热10分钟，加热温度在120℃、180℃及240℃范围周期变化。
10.根据权利要求8所述的一种热力管道保温性能小型模拟装置的使用方法，其特征在于：所述的步骤3）中的其余设备中的氙灯（13）和紫外灯（14）的输出功率在30％、50％、70％和100％范围周期变化。
CN202010395465.7A 2020-05-12 2020-05-12 一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法 Pending CN111521636A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010395465.7A CN111521636A (zh) 2020-05-12 2020-05-12 一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010395465.7A CN111521636A (zh) 2020-05-12 2020-05-12 一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111521636A true CN111521636A (zh) 2020-08-11

Family

ID=71907054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010395465.7A Pending CN111521636A (zh) 2020-05-12 2020-05-12 一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111521636A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115901020A (zh) * 2023-01-09 2023-04-04 江苏龙英管道新材料有限公司 一种保温管道散热测量装置及测量方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115901020A (zh) * 2023-01-09 2023-04-04 江苏龙英管道新材料有限公司 一种保温管道散热测量装置及测量方法
CN115901020B (zh) * 2023-01-09 2023-10-20 江苏龙英管道新材料有限公司 一种保温管道散热测量装置及测量方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103076359B (zh) 一种建筑围护结构传热系数现场检测装置
CN204302211U (zh) 一种模拟空气流动对材料表面传热影响的试验装置
CN107462430A (zh) 用于建筑围护结构热工性能测试的气候环境舱
CN103592142A (zh) 适用于大型发电设备换热器传热与阻力特性的测试系统
CN102095747A (zh) 人工气候综合实验系统
CN109636677A (zh) 基于模型校准的建筑热工性能评估方法
CN102954981A (zh) 高温管道隔热包覆材料性能测试装置及测试方法
CN111521636A (zh) 一种热力管道保温性能小型模拟装置及使用方法
Young et al. Performance characteristics of a thermosyphon solar domestic hot water system
CN104748995B (zh) 用于排烟余热利用系统可靠性调节特性的仿真测试装置
CN212514361U (zh) 一种热力管道保温性能小型模拟装置
CN202133634U (zh) 用于测试屋面隔热模块及材料性能的检测装置
CN101581682B (zh) 一种建筑外墙隔热涂料隔热性能室外动态测试装置
CN202502171U (zh) 基于流动热源的温差发电实验装置
CN102538886A (zh) 一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计
CN201903520U (zh) 人工气候综合实验装置
CN104089787B (zh) 基于外环境控制的辐射末端性能测试试验装置
CN110308176A (zh) 建筑围护结构传热热阻/传热系数的现场测定方法
CN202442820U (zh) 精确测试太阳能吸附制冷管中高温工况下热损失的装置
CN2684294Y (zh) 综合性干燥模拟操作装置
CN112413948B (zh) 一种空气源热泵除霜控制点实验室测定系统及方法
CN108872488A (zh) 一种灾害性气候模拟装置
Yang et al. Heat loss analysis and optimization of household solar heating system
CN204740217U (zh) 一种土壤多孔介质热质传递实验装置
CN105444342A (zh) 平面冷热辐射衡温、防结露控制系统及其方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200901

Address after: 434000 No. 1 South Ring Road, Hubei, Jingzhou

Applicant after: Yangtze University

Address before: 149 Yanchang Road, Zhabei District, Jing'an District, Shanghai

Applicant before: Ge Hao

TA01 Transfer of patent application right