保温层厚度计算公式

保温层“经济厚度法”计算公式中有关参数的取用

幺莉，黄素逸

(华中科技大学，湖北武汉430074)

摘要着重介绍了采用保温层“经济厚度法”的计算公式中有关参数的取用和分析，为热力设备和管道保温结构的工程设计，提供一定的参考。

关键词热力设备保温层经济厚度

1前言

保温层“经济厚度”的计算方法，不但考虑了传热基本原理，而且考虑了保温材料的投资费用、能源价格、贷款利率、导热系数等经济因素对保温层厚度的影响。因此，在火力发电厂的设计过程中，通常采用“经济厚度法”对热力设备和

管道的保温层厚度进行计算。

对于火力发电厂的热力设备和管道，可分为平壁和管道两种物理模型。当管道和设备的外径大于1020mm时，可按平壁的公式，来计算保温层厚度。

平壁和管道的保温层经济厚度计算公式如下所示：

式中，δ：保温层的经济厚度，m；P h：热价，元/GJ；λ：保温材料的导热系数，W/(m·K)；h：年运行小时数，h；t：设备和管道的外表面温度，℃；ta：环境温度，℃；P i：保温材料单位造价，元/m3；S：保温工程投资贷款年分摊率；α：保温层外表面向大气的放热系数，W/(m2·K)；d o：保温层外径,m; d i：保温

层内径，m。

由以上列出的保温层“经济厚度法”计算公式可以看出，公式中涉及的参数较多。在保温计算时，这些参数的取值直接会影响到保温层厚度的计算结果。所以，针对不同工程的实际情况，选取适当的参数，对计算结果的精度至关重要。以下着重对计算公式中的各参数的取值进行讨论和分析。

2参数的取用和分析

设备和管道的外表面温度t

对于无内衬的金属设备和管道，其外表面温度应取介质的设计温度或最高温度；对于有内衬的金属设备和管道，应按有保温层存在进行传热计算确定其外表面温

度。

环境温度t a

保温工程的环境温度，实际上是一个变数，但通常情况下，如果载热介质的温度高而且稳定，环境温度的变化对计算温差的影响有限。因此，一般把工业保温的传热过程视为稳定传热，环境温度通常取用其年平均值来代表，并分为室内、

室外、地沟设施、防烫伤等几种情况。

布置在室内的设备和管道，在保温层“经济厚度法”计算中，环境温度t a均取20℃。布置在室外的保温设备和管道，在保温层“经济厚度法”计算中，环境温度t a根据热力设备和管道运行方式的不同，取值有所不同。对于常年运行的设备和管道，取历年之平均温度的平均值；对于季节性运行的热力设备和管道取历年运行期间日平均温度的平均值；对于用于采暖的设备和管道，则取其所在地区采暖期的平均温度。根据全国部分城市的气象资料，可以取用以下的经验数值。对于常年运行的设备和管道，取值如下：东北地区t a =4℃; 华北地区t a =12℃; 南

方地区t a =16℃。

对于采暖期运行的设备和管道，取值如下：东北地区t a = -10℃；华北地区t a

=-2℃。

设置在地沟中的管道，环境温度按表1取值。

防烫伤保温计算中，环境温度可取历年最热月的平均温度。

在校核有工艺要求的保温计算中，环境温度t a应按最不利的条件取值。

保温材料单位造价P i

保温材料单位造价P i并不是单纯的指保温材料每立方米出厂价格，而是一项综合指标。包括保温设施所花费的各项费用，如保温材料费用、运输费用、施工费用、施工管理费用和运行维护费用等。通常，在计算保温材料单位造价时有两种

方法。

保温层与保护层投资都作为保温材料单位造价

对于平壁保温经济厚度公式中的P i值则为：P i = P i 1+ P i 2; 式中：P i 1：保温层材料单位造价，元/m3）；P i2：保护层材料单位造价，元/m3

对于管道保温经济厚度公式中的P i值则为：P i

式中，P i 1：保温层材料单位造价，元/m3；P i 2：保护层材料单位造价，元/m3。

由上式可见，对于不同d o值，P i值是一个变数，保温层厚度小，d o值小，则

值大，P i值亦增大，从而使保温层计算厚度减小，由d o=d i+2δ,则d o值的大小，除了受保温层厚度的影响之外，也受管道直径d i的影响，d i值小，P i值增大更显着，保温层计算厚度就更薄，散热损失将会明显增大。

同时P i也可由下式计算: P i =P1V+P2F。式中，P1:保温材料价格元/m3；P2:保护层价格元/m2；F：保护层面积m2；V：保温材料体积，m3。

保温层与保护层的经济性分别考虑

在计算保温层的经济厚度时，只计算保温层材料单位造价，并用一个综合指标来表示保温材料的单位投资费用。这样，P i值就成为一个不随保温外径d o值变化而变更的定值，不仅使分析简化，计算方便，并且使管道保温厚度有所增加，

对于节能也是有利的。

保温工程投资贷款年分摊率S

保温工程投资贷款年分摊率是指保温投资费用在其投资回收年限内，每年平均回收费用占整个投资的百分比（%）。分以下三种情况进行计算。

工程项目由财政拨款，投产后企业向国家上缴利润时，其年分摊率计算公式为：式中，P：保温的年折旧率与维修费率，取P=11%；n：投资偿还年

限，一般n=7～10年。

当工程项目采用贷款，投产后企业按单利偿还时，年分摊率计算公式为：

式中，n：投资偿还年限，一般n=7～10年；i：年利率，i=10%。

当工程项目采用贷款，投产后企业按复利偿还时，年分摊率计算公式为：

公式中的投资偿还年限和年利率，应按工程的实际情况确定；在无详细资料时，可按上述推荐值取用。根据最新的资料统计，上述第三种的贷款方式目前在国内最为普遍。对于国外贷款的工程项目，保温工程投资的贷款年分摊率可适当提高。

导热系数

导热系数是保温层厚度计算公式中的一个重要指标，应由生产厂家提供保温材料和制品的导热系数方程，同时应符合《设备及管道保温技术通则》

（GB4272-92）中的规定。