摘　要：給出直埋敷設(shè)熱水供熱管道單位管長熱損失計算方法。針對某段直埋敷設(shè)熱水供熱管道，對測點供回水溫度、室外空氣溫度進行實測，對供回水管道單位管長熱損失、供水沿程溫降進行了計算分析。

關(guān)鍵詞：直埋敷設(shè)  熱水供熱管道  熱損失  沿程溫降

Calculation and Analysis of Heat Loss and Temperature Drop along Directly Buried Hot Water Heating Pipeline

Abstract：The calculation method of heat loss per unit length of directly buried hot water heating pipeline is given．In view of a segment of directly buried hot water heating pipeline．the supply and return water temperature at different measuring points and outdoor air temperature are measured．The heat loss per unit length of water supply and return pipelines and temperature drop along water supply pipeline are calcu1ated and analyzed．

Keywords：directly buried．installation；hot water heating pipeline；heat loss；temperature drop along the way

1　直埋敷設(shè)供熱管道熱損失計算

對于直埋并列敷設(shè)的供回水管道，應(yīng)考慮相互  式中傳熱引起的附加熱阻Ra，計算式為^[1-2]：

式中Ra——附加熱阻，m·K／W

lsoi——土壤的熱導率，W／(m·K)，當土壤溫度為10～40℃時，中等濕度土壤的熱導率為1.2～1.5W／(m．K)，取1.5W／(m·K)

H——折算深度，m

d——供回水管道中心距，m

h——管頂埋設(shè)深度，m

asoi——土壤表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W／(m²·K)，變化范圍為l2～15W／(m²·K)，取13.5W／(m²·K)

忽略工作鋼管熱阻、工作鋼管內(nèi)表面熱阻，供水管單位長度熱損失qs的計算式為^[1-2]：

式中qs——供水管道單位長度的熱損失，W／m

ts——供水溫度，℃

t0——室外空氣溫度，℃

Rr——回水管道熱阻，m·K／W

Rsoi——土壤熱阻，m·K／W

tr——回水溫度，℃

Rs——供水管道熱阻，m·K／W

Ri——保溫層熱阻，m·K／W

RPE——保護層熱阻，ll3·K／w

同樣忽略工作鋼管熱阻、工作鋼管內(nèi)表面熱阻，回水管單位長度熱損失qr的計算式為^[1-2]：

式中qr——回水管單位長度熱損失，W／m

土壤熱阻Rsoi的計算式為^[3]：

式中Do——預制直埋保溫管保護層(PE管)外直徑，m

保溫層熱阻Ri、保護層熱阻RPE的計算式為：

式中li——保溫層材料(聚氨酯泡沫)的熱導率，W／(m·K)

DPE,in——PE管的內(nèi)直徑，m

Di,in——保溫層內(nèi)直徑，m

lPE——PE管材熱導率，W／(m·K)

tm——實測熱水溫度，℃

2　測試設(shè)計

①測試目的

對測點供回水溫度、室外空氣溫度進行實測，對供回水管道熱損失進行計算，分析保溫層材料、保護層材料熱導率對計算結(jié)果的影響。根據(jù)測試管段起點、終點供水溫度，計算供水沿程溫降。

②測試對象

測試管段起點為熱源，終點為某熱力站，供熱管道規(guī)格為DN l200mm，長度為3.8km，供回水管道并行敷設(shè)，中心距為2.342m，管頂埋設(shè)深度為l.2m。工作鋼管壁厚為8mm，保溫層(聚氨酯泡沫)厚度為53mm，保護層(PE)厚度為24mm。為計算供回水管道單位管長熱損失，在測試管段中間位置設(shè)置1個測點，在不同時段對測點供回水溫度進行實測。測試管段起點、終點供水溫度可從熱源、熱力站直接獲取，以計算供水沿程溫降。

③測量儀器及方法

采用熱電偶測量熱水溫度，將工作鋼管管壁溫度近似作為熱水溫度。在供熱管道停供檢修時對測點位置進行局部開挖，將保溫管的保護層、保溫層進行切割露出工作鋼管，將管壁打磨光亮后涂抹黃油，將熱電偶貼附在管壁上，并進行固定。熱電偶安裝完畢后，進行現(xiàn)場發(fā)泡，對保護層進行修補，隨后進行回填。采用水銀溫度計測量室外空氣溫度。

3　測試結(jié)果及分析

①單位管長熱損失

各測試時間點實測供回水溫度見表1，測試期間室外空氣溫度基本穩(wěn)定在-5.9℃。

由已知數(shù)據(jù)可計算得附加熱阻為0.043m·K／W，將Ri+RPE+Rsoi定義為總熱阻。當保溫層材料熱導率取理論值(0.0275W·m^-1·K^-1)，保護層材料熱導率取理論值(0.041W·m^-1·K^-1)時，總熱阻計算結(jié)果為0.693m·K／w。理論條件(指保溫層、保護層材料熱導率均取理論值時)下各測試時間點供回水管道單位管長熱損失見表2。

計算條件(指保溫層、保護層材料熱導率均取計算值時)下各測試時間點供回水管道總熱阻、單位管長熱損失分別見表3、4。

②供水沿程溫降

筆者獲取了3組測試管段起點、終點的供水溫度，以計算供水沿程溫降，供水溫度及沿程溫降見表5。由表5可知，隨著供水溫度的提高，供水沿程溫降呈上升趨勢。

4　結(jié)論

①參與計算供熱管道單位長度熱損失的保溫層材料、保護層材料熱導率，對計算結(jié)果影響較大。應(yīng)根據(jù)實測熱水溫度對保溫層材料、保護層材料熱導率進行求解，以計算準確的熱損失。

②隨著供水溫度的提高，供水沿程溫降呈上升趨勢。

參考文獻：

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[3]賀平，王飛，吳新華．供熱工程[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004：343-348．

本文作者：張呼生  錫建新  郭華

作者單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學土木工程學院

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