CN112833278A - 一种复合结构绝热管及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合结构绝热管及其使用方法，所述的复合结构绝热管包括由内至外同轴嵌套的内管和外管，所述的内管和外管之间形成的环形容置腔内为真空环境，所述的容置腔内绕内管外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层；所述的内管与屏蔽层之间形成的内侧环形空腔，以及屏蔽层与外管之间形成的外侧环形空腔内均填充有保温材料。本发明系统性地分析了全部的常规传热路径，并针对不同的传递方式一一设计阻隔结构，系统性地将所有的热量传递过程考虑充分。

Description

一种复合结构绝热管及其使用方法
技术领域
本发明属于绝热管技术领域，涉及一种复合结构绝热管及其使用方法，尤其涉及一种复合结构的真空绝热管及其使用方法。
背景技术
随着工业规模不断扩大，人类对石油、电力等能源的需求日益增长，这也对管道输送的保温效果提出了越来越高的要求。于是绝热管也随着保温材料、保温结构等方面的不断改进而发展。上世纪三十年代，前苏联利用煤泥为管道保温，四十年代改用浇灌泡沫混凝土。其采用的保温方式分别称为填充式和浇灌式，为早期直埋管道所用。但是由于泥煤导热系数较大、且易自燃，泡沫混凝土吸水率大等缺点，这两种方式逐渐被淘汰。五十年代初，高分子有机合成材料迅猛发展，美国、加拿大等国开始研究预制保温管(“管中管”)技术，这使得管道保温技术发展到一个新的水平。六十年代初，日本开始利用岩棉、硅藻土作为保温材料，随后泡沫玻璃等新型保温材料出现，矿物纤维制品保温材料也有了新的发展。七十年代开始，管道保温材料进一步向多孔、微粒反射方向发展，例如，美、日等国研发出泡沫沥青，苏联研发出蜂窝多孔硅等。八十年代后，美国已采用以聚氨酯泡沫为保温层材料，以聚乙烯套管、玻璃纤维加强管或碳钢管为保护管的直埋热力管道。
此外，真空绝热技术的发展也为管道保温提供了一个有效的途径。英国学者杜瓦于1893年发明出利用真空绝热的杜瓦瓶。二十世纪五十年代，真空绝热技术开始应用于超导设备、空间技术所用低温液体的储藏和运输。1950年，Herrick L.Johnson开始以真空保温板为低温流体(-269℃)的保温层进行试验。之后，Tautz A.和Malina G.于1969年对使用真空保温层的钢外护管的热力管道进行了可行性研究。以德国为代表的欧洲国家于八十年代开始将真空绝热技术用于蒸汽管道保温工程。同期，抽除外护管和工作管之间空气的保温管道产品在美国出现。我国于2000年开始引进钢外护管真空绝热管道产品。
现有市场上的绝热管可分为，钢套钢复合保温管和聚氨酯复合保温管。
(1)钢套钢复合保温管
钢套钢复合保温管主要由外层的防腐外护钢管、中间的保温层、内部的工作钢管所组成，主要应用于输送工作压力不高于2.5Mpa、温度不高于350℃的蒸汽或其他介质。根据其内部保温结构滑动方式的不同，可分为内滑动式与外滑动式。
内滑动式：指的是保温层与外护管保持相对静止，工作钢管在热胀冷缩的作用下在保温层中移动。即滑动面为工作钢管的外表面。这种类型的保温管所用的主要是硬质保温材料，例如微孔硅酸钙等。其优点是外护管与工作钢管之间无需架设支撑环，不会产生热桥。但当管道口径较大时，由于管道自重作用，易造成保温材料的压碎或偏心。
外滑动式：由于保温层紧紧裹缠工作钢管，故保温层与工作钢管成为一个整体，保持相对静止。即滑动面为外护管的内表面。此类保温管主要使用软质的保温材料，例如玻璃棉等。优点是造价低，且由于支撑环的存在，不会造成保温层的偏心或压碎。但会产生热桥，对保温性能有所影响。
(2)聚氨酯复合保温管
聚氨酯复合保温管是以聚氨酯硬泡作为保温材料的绝热管道，其基本构造为内部输送介质的工作钢管、中间的聚氨酯泡沫绝热层，和外防护层。外防护层目前主要使用的材料有高密度聚乙烯、玻璃钢等。主要应用的领域有液化天然气(LNG)管道输送、石油运输、区域供热供冷等。聚氨酯保温管的成型工艺有管中管法、喷涂缠绕法、内定径一步法。其中喷涂缠绕法正在逐步取代管中管法，进一步降低了生产成本，成为未来工艺发展的方向。此外，硬质聚氨酯泡沫塑料的密度和原料具有可调节性，便于适应各类不同的需要，且易与其他材料结合使用，进一步提升其强度。这些特点使得聚氨酯保温管的市场比例逐渐升高。但是，聚氨酯复合保温管亦有尚未克服的缺点：例如，除了由于工艺问题易造成的材料缺陷外，聚氨酯的发泡剂仍不能满足环保的要求。目前使用的是第二代发泡剂，属于氢氯氟烃类，因此会对臭氧层造成破坏，加剧温室效应。而开发新的发泡剂则需要考虑成本、安全、性能等其他因素，因此这个问题仍有待解决。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合结构绝热管及其使用方法，本发明系统性地分析了全部的常规传热路径，并针对不同的传递方式一一设计阻隔结构，系统性地将所有的热量传递过程考虑充分。通过真空管技术限制了传导和对流，通过气凝胶限制了传导和辐射，为了阻断热传导，设计了一种套管结构并对环形容置腔进行抽真空并填充保温材料；并且填充保温材料有效降低了系统对真空度的需求，降低了3～5个数量级的真空度，大大降低系统生产制造及工作难度；为了阻断热辐射，在内管和外管之间置入屏蔽层；为了阻断热对流，在内管和外管之间填充保温材料。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管包括由内至外同轴嵌套的内管和外管，所述的内管和外管之间形成的环形容置腔内为真空环境，所述的容置腔内绕内管外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层；
所述的内管与屏蔽层之间形成的内侧环形空腔，以及屏蔽层与外管之间形成的外侧环形空腔内均填充有保温材料。
常规情况下，热的传递方式分为传导、对流和辐射。现有技术对于管件内流体的热量传递过程的考虑是片面的。只考虑到其中一种或其中两种，并没有将三种方式完整系统的考虑来设计保温管件。并且原有技术对于热传导路径的认知不足，其设计方案容易造成热短路，造成系统阻热失效。本发明系统性地分析了全部的常规传热路径，并针对不同的传递方式一一设计阻隔结构，系统性地将所有的热量传递过程考虑充分。通过真空管技术限制了传导和对流，通过气凝胶限制了传导和辐射，为了阻断热传导，设计了一种套管结构并对环形容置腔进行抽真空并填充保温材料；为了阻断热辐射，在内管和外管之间置入屏蔽层；为了阻断热对流，在内管和外管之间填充保温材料。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的外管两端设置有封盖组件，所述的封盖组件用于封堵外管两端与内管之间形成的环形开口区域。
优选地，所述的封盖组件包括外可伐、内可伐和陶瓷环，所述的外可伐分别套设于外管两端的外周面处，所述的内可伐分别套设于内管两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐与内可伐之间设置有陶瓷环，所述的陶瓷环用于封堵外可伐与内可伐之间形成的环形开口区域。
需要说明的是，本发明所采用的外可伐和内可伐为管状结构，外可伐套设封接于外管的两端外周面，内可伐套设封接于内管的两端外周面。外可伐和内可伐所采用的材料为可伐材料，其主要成分是铁、钴和镍，是一种很好的匹配封接材料。在本发明中用于匹配封接金属和陶瓷，或玻璃和陶瓷。具体地，外可伐用于匹配封接外管和陶瓷环，内可伐用于匹配封接内管和陶瓷环。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的屏蔽层为管状结构，所述的屏蔽层两端设置有端盖件，所述的端盖件用于封堵屏蔽管两端与内管之前形成的环形开口区域。
优选地，所述的端盖件为气凝胶毡条。
优选地，所述的内管位于屏蔽层覆盖区域的管段上沿内管轴向嵌设有波纹管。
内管中某段焊接有波纹管，具体位置根据实际需要和加工难度可以进行调整，通过设置波纹管可以有效解决管件的热胀冷缩问题。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的屏蔽层为铝箔、镀铝材料、银箔或镀银材料。
需要说明的是，镀铝材料中可选为镀铝塑料，镀银材料中可选为镀银塑料，此外，本发明采用的屏蔽层材料也不限于铝箔、镀铝材料、银箔或镀银材料，其他低发射率材料同样适用。
优选地，所述的内管材料为304不锈钢或玻璃。
优选地，所述的外管为304不锈钢或316不锈钢。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的保温材料为气凝胶或气凝胶毡。
优选地，所述的保温材料为气凝胶，所述的气凝胶的密度为0.1～2％。但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的保温材料为气凝胶毡，所述的气凝胶毡层叠缠裹在内管外侧和屏蔽层外侧直至充满内侧环形空腔和外侧环形空腔。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的外管上开设有抽气口，通过所述的抽气口对环形容置腔抽真空。
优选地，通过所述的抽气口将环形容置腔内的真空度抽至0.1～104Pa，例如可以是0.1Pa、1Pa、100Pa、500Pa、1000Pa、2000Pa、3000Pa、4000Pa、5000Pa、6000Pa、7000Pa、8000Pa、9000Pa或10000Pa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的环形容置腔内的真空度为1～103Pa。
需要说明的是，本发明是对内管和外管之间的环形容置腔抽真空，既包括外侧环形空腔也包括内侧环形空腔，由于外侧环形空腔与抽气口直接相通，因此可以直接通过抽气口对外侧环形空腔进行抽真空；外侧环形空腔两端设置有端盖件，端盖件并非完全密封，在本发明中优选采用气凝胶毡条，因此内侧环形空腔内的空气可以在真空泵的抽引作用下穿过端盖件进入外侧环形空腔，并由抽气口抽出。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的内管管径为1～3cm，例如可以是1.0cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm、2.0cm、2.2cm、2.4cm、2.6cm、2.8cm或3.0cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的外管管径为2～9cm，例如可以是2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm或9cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的内管管径与外管管径之比为1:(2～5)，例如可以是1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3.0、1:3.2、1:3.4、1:3.6、1:3.8、、1:4.0、1:4.2、1:4.6、1:4.8或1:5.0，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的内管与屏蔽层之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，所述的屏蔽层与外管之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝(1～2):(1～2)，例如可以是1:1、2:1或1:2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的复合结构绝热管的使用方法，所述的使用方法包括：
对绝热管的环形容置腔抽真空，热流体经内管输送，通过屏蔽层阻断热辐射，通过保温材料阻断热对流和热传导。
作为本发明一种优选的技术方案，通过所述的抽气口将环形容置腔内的真空度抽至0.1～104Pa，例如可以是0.1Pa、1Pa、100Pa、500Pa、1000Pa、2000Pa、3000Pa、4000Pa、5000Pa、6000Pa、7000Pa、8000Pa、9000Pa或10000Pa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的环形容置腔内的真空度为1～103Pa。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的热流体的温度为200～500℃，例如可以是200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃或500℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，热流体在输送过程中，所述的绝热管的外管外壁的表面温度为30～50℃，例如可以是30℃、32℃、34℃、35℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃或50℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的绝热管的等效导热系数为3～15mW/m·K，例如可以是3mW/m·K、4mW/m·K、5mW/m·K、6mW/m·K、7mW/m·K、8mW/m·K、9mW/m·K、10mW/m·K、11mW/m·K、12mW/m·K、13mW/m·K、14mW/m·K或15mW/m·K，，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，等效导热系数的单位mW/m·K是指毫瓦每米开尔文。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
常规情况下，热的传递方式分为传导、对流和辐射。现有技术对于管件内流体的热量传递过程的考虑是片面的。只考虑到其中一种或其中两种，并没有将三种方式完整系统的考虑来设计保温管件。并且原有技术对于热传导路径的认知不足，其设计方案容易造成热短路，造成系统阻热失效。本发明系统性地分析了全部的常规传热路径，并针对不同的传递方式一一设计阻隔结构，系统性地将所有的热量传递过程考虑充分。通过真空管技术限制了传导和对流，通过气凝胶限制了传导和辐射，为了阻断热传导，设计了一种套管结构并对环形容置腔进行抽真空并填充保温材料；为了阻断热辐射，在内管和外管之间置入屏蔽层；为了阻断热对流，在内管和外管之间填充保温材料。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的绝热管的结构示意图。
其中，1-内管；2-内可伐；3-端盖件；4-外可伐；5-波纹管；6-抽气口；7-外侧环形空腔；8-屏蔽层；9-内侧环形空腔；10-外管；11-陶瓷环。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件用于封堵外管10两端与内管1之间形成的环形开口区域。具体地，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。
屏蔽层8两端设置有端盖件3，端盖件3用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域，具体地，端盖件3为气凝胶毡条。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。
屏蔽层8为铝箔、镀铝材料或镀铝塑料。内管1材料为304不锈钢或玻璃。外管10为304不锈钢或316不锈钢。保温材料为气凝胶或气凝胶毡。保温材料为气凝胶，气凝胶的密度可选为0.1～2％。保温材料为气凝胶毡，气凝胶毡层叠缠裹在内管1外侧和屏蔽层8外侧直至充满内侧环形空腔9和外侧环形空腔7。
外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至0.1～104Pa。
内管1管径为1～3cm，外管10管径为2～9cm，内管1管径与外管10管径之比为1:(2～5)。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2还要求满足如下关系：D1:D2＝(1～2):(1～2)。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种上述绝热管的使用方法包括：
通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至0.1～104Pa，200～500℃的热流体经内管1输送，通过屏蔽层8阻断热辐射，通过保温材料阻断热对流和热传导，热流体在输送过程中，绝热管的外管10外壁的表面温度为30～50℃，绝热管的等效导热系数为3.3mW/m.K。
实施例1
本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。
屏蔽层8两端设置有气凝胶毡条，气凝胶毡条用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。屏蔽层8为铝箔，内管1材料为304不锈钢，外管10为304不锈钢。保温材料为气凝胶，气凝胶的密度为0.1％。
内管1管径为1cm，外管10管径为2cm。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝1:1。
采用上述绝热管输送的热流体，通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至104Pa，200℃的热流体在内管1流动，绝热管的外管10外壁的表面温度为30.1℃，绝热管的等效导热系数为4.5mW/m.K。
实施例2
本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。
屏蔽层8两端设置有气凝胶毡条，气凝胶毡条用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。屏蔽层8为镀铝材料，内管1材料为304不锈钢，外管10为316不锈钢。保温材料为气凝胶，气凝胶的密度为1％。
内管1管径为1.3cm，外管10管径为3cm。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝1:1.5。
采用上述绝热管输送的热流体，通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至103Pa，250℃的热流体在内管1流动，绝热管的外管10外壁的表面温度为33.8℃，绝热管的等效导热系数为7.6mW/m.K。
实施例3
本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。
屏蔽层8两端设置有气凝胶毡条，气凝胶毡条用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。屏蔽层8为镀铝塑料，内管1材料为玻璃，外管10为304不锈钢。保温材料为气凝胶，气凝胶的密度为2％。
内管1管径为1.7cm，外管10管径为4cm。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝1:2。
采用上述绝热管输送的热流体，通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至102Pa，300℃的热流体在内管1流动，绝热管的外管10外壁的表面温度为36.1℃，绝热管的等效导热系数为6.5mW/m.K。
实施例4
本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。
屏蔽层8两端设置有气凝胶毡条，气凝胶毡条用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。屏蔽层8为铝箔，内管1材料为玻璃。外管10为316不锈钢，保温材料为气凝胶毡，气凝胶毡层叠缠裹在内管1外侧和屏蔽层8外侧直至充满内侧环形空腔9和外侧环形空腔7。
内管1管径为2cm，外管10管径为5cm。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝1.5:1。
采用上述绝热管输送的热流体，通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至10Pa，350℃的热流体在内管1流动，绝热管的外管10外壁的表面温度为39.5℃，绝热管的等效导热系数为13.3mW/m.K。
实施例5
本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。
屏蔽层8两端设置有气凝胶毡条，气凝胶毡条用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。屏蔽层8为铝箔，内管1材料为玻璃，外管10为304不锈钢，保温材料为气凝胶毡，气凝胶毡层叠缠裹在内管1外侧和屏蔽层8外侧直至充满内侧环形空腔9和外侧环形空腔7。
内管1管径为2.3cm，外管10管径为6cm。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝1.5:2。
采用上述绝热管输送的热流体，通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至14Pa，400℃的热流体在内管1流动，绝热管的外管10外壁的表面温度为42.8℃，绝热管的等效导热系数为13.6mW/m.K。
实施例6
本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。
屏蔽层8两端设置有气凝胶毡条，气凝胶毡条用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。屏蔽层8为铝箔，内管1材料为玻璃。外管10为316不锈钢，保温材料为气凝胶毡，气凝胶毡层叠缠裹在内管1外侧和屏蔽层8外侧直至充满内侧环形空腔9和外侧环形空腔7。
内管1管径为2.7cm，外管10管径为8cm。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝2:1。
采用上述绝热管输送的热流体，通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至0.1Pa，450℃的热流体在内管1流动，绝热管的外管10外壁的表面温度为45.9℃，绝热管的等效导热系数为9.8mW/m.K。
实施例7
本发明提供了一种复合结构绝热管，所述的复合结构绝热管如图1所示，包括由内至外同轴嵌套的内管1和外管10，内管1和外管10之间形成的环形容置腔内为真空环境，容置腔内绕内管1外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层8。内管1与屏蔽层8之间形成的内侧环形空腔9，以及屏蔽层8与外管10之间形成的外侧环形空腔7内均填充有保温材料。
外管10两端设置有封盖组件，封盖组件包括外可伐4、内可伐2和陶瓷环11，外可伐4分别套设于外管10两端的外周面处，内可伐2分别套设于内管1两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐4与内可伐2之间设置有陶瓷环11，陶瓷环11用于封堵外可伐4与内可伐2之间形成的环形开口区域。外管10上开设有抽气口6，通过抽气口6对环形容置腔抽真空。
屏蔽层8两端设置有气凝胶毡条，气凝胶毡条用于封堵屏蔽管两端与内管1之前形成的环形开口区域。内管1位于屏蔽层8覆盖区域的管段上沿内管1轴向嵌设有波纹管5。屏蔽层8为铝箔，内管1材料为玻璃。外管10为316不锈钢，保温材料为气凝胶毡，气凝胶毡层叠缠裹在内管1外侧和屏蔽层8外侧直至充满内侧环形空腔9和外侧环形空腔7。
内管1管径为3cm，外管10管径为9cm。内管1与屏蔽层8之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，屏蔽层8与外管10之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝2:1.5。
采用上述绝热管输送的热流体，通过抽气口6将环形容置腔内的真空度抽至0.1Pa，500℃的热流体在内管1流动，绝热管的外管10外壁的表面温度为49.1℃，绝热管的等效导热系数为8.9mW/m.K。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种复合结构绝热管，其特征在于，所述的复合结构绝热管包括由内至外同轴嵌套的内管和外管，所述的内管和外管之间形成的环形容置腔内为真空环境，所述的容置腔内绕内管外周沿其轴向设置有管状结构屏蔽层；
所述的内管与屏蔽层之间形成的内侧环形空腔，以及屏蔽层与外管之间形成的外侧环形空腔内均填充有保温材料。
2.根据权利要求1所述的复合结构绝热管，其特征在于，所述的外管两端设置有封盖组件，所述的封盖组件用于封堵外管两端与内管之间形成的环形开口区域；
优选地，所述的封盖组件包括外可伐、内可伐和陶瓷环，所述的外可伐分别套设于外管两端的外周面处，所述的内可伐分别套设于内管两端的外周面处，在绝热管同一侧的外可伐与内可伐之间设置有陶瓷环，所述的陶瓷环用于封堵外可伐与内可伐之间形成的环形开口区域。
3.根据权利要求1或2所述的复合结构绝热管，其特征在于，所述的屏蔽层为管状结构，所述的屏蔽层两端设置有端盖件，所述的端盖件用于封堵屏蔽管两端与内管之前形成的环形开口区域；
优选地，所述的端盖件为气凝胶毡条；
优选地，所述的内管位于屏蔽层覆盖区域的管段上沿内管轴向嵌设有波纹管。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合结构绝热管，其特征在于，所述的屏蔽层为铝箔、镀铝材料、银箔或镀银材料；
优选地，所述的内管材料为304不锈钢或玻璃；
优选地，所述的外管为304不锈钢或316不锈钢。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合结构绝热管，其特征在于，所述的保温材料为气凝胶或气凝胶毡；
优选地，所述的保温材料为气凝胶，所述的气凝胶的密度为0.1～2％；
优选地，所述的保温材料为气凝胶毡，所述的气凝胶毡层叠缠裹在内管外侧和屏蔽层外侧直至充满内侧环形空腔和外侧环形空腔。
6.根据权利要求1-5任一项所述的复合结构绝热管，其特征在于，所述的外管上开设有抽气口，通过所述的抽气口对环形容置腔抽真空；
优选地，通过所述的抽气口将环形容置腔内的真空度抽至0.1～104Pa，进一步优选地，所述的环形容置腔内的真空度为1～103Pa。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合结构绝热管，其特征在于，所述的内管管径为1～3cm；
优选地，所述的外管管径为2～9cm；
优选地，所述的内管管径与外管管径之比为1:(2～5)；
优选地，所述的内管与屏蔽层之间形成的环形空腔的径向厚度为D1，所述的屏蔽层与外管之间形成的环形空腔的径向厚度记为D2，D1与D2满足如下关系：D1:D2＝(1～2):(1～2)。
8.一种权利要求1-7任一项所述的复合结构绝热管的使用方法，其特征在于，所述的使用方法包括：
对绝热管的环形容置腔抽真空，热流体经内管输送，通过屏蔽层阻断热辐射，通过保温材料阻断热对流和热传导。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，通过所述的抽气口将环形容置腔内的真空度抽至0.1～104Pa；
优选地，所述的环形容置腔内的真空度为1～103Pa。
10.根据权利要求8或9所述的使用方法，其特征在于，所述的热流体的温度为200～500℃；
优选地，热流体在输送过程中，所述的绝热管的外管外壁的表面温度为30～50℃；
优选地，所述的绝热管的等效导热系数为3～15mW/mK。
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