GB T 18021-2000 设备及管道绝热层表面热损失现场测定 表面温度法.pdf

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1、ICS 27.010 F 04 望中华人民共和国国家标准GB/T 18021-2000 设备及管道绝热层表面热损失现场测定表面温度法In-situ measurements of heat loss through thermal insulation 。fequipments and pipes-Surface temperature method 2000-03-16发布2000- 09-01实施国家质量技术监督局发布GB/T 18021 - 2000 前本标准结合我国对绝热工程效果的现场测定与评价的实际经验而制定。本标准旨在对我国普遍采用的表面温度法现场测定绝热层表面热(冷)损失量的操作

2、进行统一的规范。以配合GB/T8174-1987(设备及管道保温效果的测试与评价及GB/T16617-1996(设备及管道保冷效果的测试与评价等系列保温和保冷绝热工程标准的实施与操作。本标准的附录A是标准的附录。本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会省能材料应用技术分委员会提出并归口。本标准起草单位:中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所、中国标准化与信息分类编码研究所、中国石油天然气集团公司工程技术研究院、国家建材局标准化研究所。本标准主要起草人:戴自祝、崔华、莫理京、廖代渝。中华人民共和国国家标准设备及管道绝热层表面热损失现场测定表面温度法In-situ measurements

3、of heat loss through thermal insulation of equipments and pipes-Surface temperature method 1 范围GB/T 18021- 2000 本标准规定了采用表面温度法现场测定热流密度以确定绝热层表面热(冷)损失的方法及要求，包括测定仪表、测点选取、操作及数据处理等。本标准适用于现场评价正常工况下的设备及管道绝热层的绝热性能。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T 4

4、132-1996 绝热材料及相关术语GB/T 8174-1987 设备及管道保温效果的测试与评价GB/T 16617-1996 设备及管道保冷效果的测试与评价3定义本标准除采用GB/T4132中的相关定义外，还采用下列定义。3. 1 表面温度计(表面温度测头)surface thermometer 以热电偶或其他类型温度传感器作为敏感元件，用于测量表面温度的测温仪表。如热电偶式表面温度计、电阻式表面温度计。4 测定仪表4. 1 按GB/T8174及GB/T16617的规定，设备及管道保温(保冷)效果的测定分为三级。根据测定等级的要求，应选用相应准确度的测定仪表，见表1。表1测定准确度及要求准确

5、度测定项目一级测定表面温度士0.50C环境温度:I: O.20C 风速士5%4.2 测定仪表应根据规定的标定周期送交有关部门进行标定或自行校核。国家质量技术监督局2000-03-16批准二、三级测定士1.OOC 士0.50C士10%2000- 09-01实施1 5 测定段及测点的选取5. 1测定段的选取GB/T 18021-2000 5. 1. 1 应根据测定目的、工况和保温结构选择有代表性的区域作为测定段。通常应避开联结缝隙处、结构破损处或其他不连续处，必要时可将其另设测定段。5.1.2 有条件时可先用表面温度计或红外扫描方法进行普遍粗测，了解绝热层表面温度的均匀状态，以便确定有代表性的区域

6、。5.1.3 原则上应按等温区域布置测点。对于均质保温或保冷，可按设备内部介质温度的分布来划分等温区;对非均质保温或保冷，宜通过测定划分等温区域。5.2 测点的选取5.2.1 设备5.2. 1. 1 对圆筒形设备，应分别在筒体、封头或顶盖布置测点。5.2.1.2 对方形设备，应在壁面上划分若干正交网格，在网格上布置测点。5.2.2 管道5.2.2.1 横管和竖管应分别布置测点。5.2.2.2 沿管长取若干个测定截面，在每个截面的圆周上布置测点。圆周上的布点位置和数量可采用等分的方法确定，或视温度场分布状况，通过预测试确定。6 表面温度的测定方法6. 1 热电偶法把热电偶直接贴敷在被测物体的表面

7、进行测量，热电偶丝直径应不大于0.4mm，并应有漆、丝或塑料绝缘，测量时，热电偶与被测表面必须保持良好的热接触。可按以下两种方法进行贴敷。a)先将热电偶丝焊在一块导热性能良好的金属集热块或片上，再整体贴敷到被测表面上;b)将热电偶焊在或埋在被测壁面上专门开的小槽里。热电偶丝沿等温面紧密接触的长度应不小于100mm。6.2 表面温度计法将热电偶式、热电阻式等各类表面温度计的传感器直接与被测物的外表面接触，进行测量。测量时，必须保证传感器和被测表面紧密接触。为保证测定的准确度，减少对被测对象表面温度场的干扰，必要时，应与6.1的方法进行比对。7 现场测定条件7.1 应尽可能排除和减少外界因素对测定

8、的影响，测定应原则上满足一维稳定传热条件。宜在稳定工况运行12h以上进行测定，新建工程或修复工程需热态运行240h以上进行测定。7. 1. 1 应在风速不大于0.5m/s的条件下进行测定，如不能满足时应增加挡风装置。7. 1. 2 室外测定应选择在阴天或夜间进行，以避免传感器受太阳直接辐射的影响;如不能满足时应加用遮阳装置，待稳定一段时间后再测定。7. 1. 3 室外测定应避免在雨雪天气条件下进行。7.2 环境温度、风速应在距离测点位置1m处测得，并应避免其他热源的影响。8 测定步骤8.1 在绝热设备及管道上选择适当的测定段及测点，用热电偶或表面温度计测定绝热层表面温度。8. 2 用温度计在被

9、测物1m以外，测定环境温度，必要时，可在温度计的感温部位包覆通风的铝宿屏蔽套，以防止其他热辐射源的影响。环境温度测定应与表面温度测定同步进行。2 GB/T 18021 - 2000 8. 3 在进行表面温度测量的同时，用风速计测量风速，并确定风向。8.4 测量绝热设备及管道的外形尺寸。9 设备及管道散热热流密度的计算及数据处理9. 1 热流密度的计算根据被测物的表面温度、环境温度及表面换热系数，按式(1)计算散热热流密度q:q=(TwTF) . ( 1 ) 式中:q一一热流密度，W/m2;一一表面换热系数，W/(m2.K)，其计算见附录A;Tw一表面温度，K;TF一一环境温度，K。9.2 数据

10、处理9.2.1 对于保也结构，应按GB/T81741987的第7章进行测定数据的处理。9.2.2 对于保冷结构，应按GB/T16617-1996的第6章进行测定数据的处理。10 误差10. 1 测定误差来源10. 1. 1 由测定方法引起的误差a)表面换热系数值的计算误差。b)由实际测定条件与本标准规定条件的偏差引起的误差。10.1.2 由仪表引起的误差表面温度计有不同的尺寸、形状、灵敏度和结构材料，应根据已有的经验、制造厂商的推荐和其他信息来仔细选择表面温度计。测定误差在很大程度上取决于对表面温度计的正确选择、标定，仪表的精度、安装技术和数据采集技术。本标准测定准确度及要求见表1。10.2

11、测定误差要求10.2.1 一级测定应对所测的各项参数作出误差分析，对测定结果作综合误差分析;要求测定结果综合误差不超过15%，重复测定误差不超过5%。10.2.2 二级测定应作误差估计，要求测定结果综合误差不超过20%，重复测定误差不超过8%。10.2.3 三级测定可以不作误差分析或误差估计，但重复测定误差不超过10%。11 测定报告11. 1 报告应包括以下内容:a)测定对象及现场情况描述;b)所用仪表及其标定信息的描述;c)所用测定步骤的描述;d)选择测定代表区域的方法;e)测定段的描述或测点位置布置图;f)测定的持续时间;g)测定时的气象条件;h)测定数据和计算。11. 2 按GB/T8

12、174或GB/T16617对测定结果进行评价。3 G/T 18021- 2000 附录A(标准的附录)设备及管道外表面换热系数的计算设备及管道外表面与大气空间的换热过程包括对流和辐射。对流换热包括自然对流和强制对流。根，据测定等级要求，外表面换热系数的计算如下:A1 二、三级测定，可用下列方法计算表面换热系数:A1. 1 对于室内布置的设备及管道，在没有外界风力影响时，可按式(A1)、式(A2)计算表面换热系数: a)平壁:= 9.77 + O. 07(Tw一TF)(A1 ) b)圆筒壁:= 9.42 + O. 05(Tw - TF) A1.2 露天布置的设备及管道，可按式(A3)计算表面换热

13、系数:= 11. 63 + 7.0 IW .( A2 ) .( A3 ) 式中:W一一风速，m/s。A2 一级测定，可用下列方法计算表面换热系数:a)计算辐射换热系数均Ill-T-T 一一-4WW TT F1lll PL -一 .( A4 ) 式中:一一壁面的表面热发射率;一一辐射常数，可取5.7X 10 W/(m2 K4)。b)计算自然对流换热系数ca:根据格拉晓夫数(Gr)与普朗特数(Pr)的乘积、壁面状况和定性尺寸，从表A1中查出相应的公式，用以计算自然对流换热系数。表A1自然对流换热系数计算公式GrPr范围表面形状与位置定性尺寸10-109 109-1013 坚直平壁与竖直圆柱体(Tw

14、TF)4 ，=1. 31(Tw-TF)士高度Hca=1.42-1r一口1水平圆柱体也=1.3俨f)，=1. 24(Tw-TF)+ 直径D口1放热面向上(TwTF) t ，=1. 43(Tw-TF)+ 短边Loa=1. 32一?一口1水平平壁短边L(TwTF) 4 放热面向下u0.61-77一口1可从表A2查普朗特数(Pr), 可按式(A5)计算格拉晓夫数(Gr): T A 3-12 二1-TAg-= -E -DU尸一r c .( A5 ) .( A6 ) 4 G/T 18021 - 2000 Tz(Tw+TF) 式中:卢一一为空气的体积膨胀系数;g一一重力加速度(取9.81m/s2); L一一

15、定性尺寸，对水平圆管取直径;对竖直圆管取高度;对方形设备取短边边长，m;.T-外壁表面温度和环境温度之差，即.T=Tw-TF;一一空气的运动粘度，可从表A2中查得，m2/s。表A2( A7 ) 温度t导热系数人运动粘度普朗特数Pr102W /Cm C) 106m2/s 50 2.04 9.23 o. 728 -40 2.12 10.04 0.728 一302.20 10.80 0.723 -20 2.28 11. 61 0.716 一102. 36 12.43 0.712 。2.44 13.28 O. 707 10 2. 51 14.16 O. 705 20 2.59 15.06 O. 703

16、 30 2.67 16.00 0.701 40 2.76 16.96 0.699 50 2.83 17.95 0.698 60 2. 90 18. 97 0.696 70 2. 96 20.02 0.694 80 3. 05 21. 09 0.692 90 3. 13 22. 10 O. 690 100 3. 21 23.13 O. 688 120 3.34 25.45 O. 686 140 3.49 27.80 O. 684 160 3.64 30.09 O. 682 180 3.78 32.49 O. 681 200 3.93 34.85 0.680 250 4. 27 40. 61 O.

17、 677 300 4. 60 48. 33 0.674 350 4. 91 55. 46 0.676 400 5. 21 63. 09 0.678 500 5.74 79. 38 O. 687 600 6. 22 96.89 0.699 700 6. 71 115.4 0.706 800 7.18 134.8 0.713 900 7.63 155. 1 0.717 1000 8.07 177.1 0.719 1100 8. 50 199.3 O. 722 1200 9.15 233.7 O. 724 5 GB/T 18021- 2000 c)计算强制对流换热系数川Nu a =-一-一一L .(

18、 A8 ) 式中:a -空气的导热系数，按壁面表面温度和环境温度的平均值选取，可从表A2中查得，W/(m K); Nu一一努塞尔数。(1)风垂直吹向横卧单管时，可按式(A9)计算Nu:r p c 口=u -R 一-U N 、，/、/QdO ATU /飞a/飞式中:Re一一一雷诺数;Pr 普朗恃数，可从表A2中查得;A，n一一系数，可从表A3中查得。表A3A和n系数值管截面和风向Re A n O. 44 0.891 O. 330 。44X10 0.821 0.385 4X104X103 O. 615 0.466 4X 1034X 10 0.174 O. 618 4X 104X 105 0.023

19、9 0.805 如果风向与管道的轴线成不同的夹角，可将式(A9)算出的Nu值乘以表A4中给出的修正系数，再代入式(A8)计算强制对流换热系数。如属排管或多排管束，应另选计算公式。表A4Nu值修正系数风向与管轴夹角修正系数#(2)对于平壁，层流边界层和紊流边界层的平均努塞尔数，可用式(All)、式(A12)计算:层流边界层(Re5X 105): Nu = O. 664Ret Prt . ( All ) 紊流边界层(Re5X105):Nu = O. 036Ret Prt . ( A12 ) 式中Re按式(A10)计算。d)计算表面换热系数:对于室内设备和管道或风速小于0.1m/s的室外设备和管道，

20、可只考虑辐射换热和自然对流换热，按式(A13)计算表面换热系数:=r+ca( A13 ) Gr 对于室外设备、管道，当O.1R210时，宜问时考虑辐射、自然对流和强制对流的影响，按式(A14)计算表面换热系数:=r+ca +cw .( A14 ) 6 OCON-FNOF 回阁。华人民共和国家标准设备及管道绝热层表面热损失现场测定表面温度法GB/T 1802f-2000 国中晤中国标准出版社出版北京复兴门外三里河北街16号邮政编码.100045电话:68522112 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印 开本880X 1230 1/16 印张3/4字数12千字2000年9月第一版2000年9月第一次印刷印数1-1500 * 定价8.00元420-22 书号:155066.1-17000 * 标目