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國內(nèi)外供熱管道直埋技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有60多年的歷史。隨著高分子有機(jī)材料的發(fā)展,20世紀(jì)50年代初,國外開始研制預(yù)制保溫管,采用聚氨酯泡沫塑料作保溫材料,以高密度聚乙烯作為保溫管的外殼 [1—4] 。由于這種保溫管具有較好的防水性,因而 可用于地下水位高、土壤潮濕的地區(qū)。國內(nèi)在20世紀(jì)50年代曾經(jīng)采用澆灌泡沫混凝土的管道直埋敷設(shè)方式,20世紀(jì)70年代采用瀝青珍珠巖保溫的供熱管道直埋敷設(shè)技術(shù)。1977年對用瀝青珍珠巖保溫的直埋供熱管道進(jìn)行了無補(bǔ)償直埋敷設(shè)實驗。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了兩種新型的預(yù)制保溫管 [4,5] :一 種是保溫結(jié)構(gòu)為氰聚塑形式的預(yù)制保溫管,一種是管中管形式的預(yù)制保溫管。目前這兩種形式的預(yù)制保溫管已大量生產(chǎn),并廣泛應(yīng)用于城市供熱管網(wǎng)及工礦企業(yè)。近年來采用復(fù)合保溫管結(jié)構(gòu)的直埋供熱管道也得到越來越廣泛的應(yīng)用。 2 直埋供熱管道計算與設(shè)計 2.1 直埋供熱管道熱力計算 直埋供熱管道的敷設(shè)一般有兩種方式:無補(bǔ)償方式及有補(bǔ)償方式。無補(bǔ)償直埋供熱管道敷設(shè)設(shè)計的理論基礎(chǔ)是安定性分析理論和彈塑性分析理論。實踐證明,對于DN500mm以下,使用溫度在150
以下的供熱管道可以采用無補(bǔ)償敷設(shè)方式。有補(bǔ)償 直埋供熱管道敷設(shè)分為有固定點和無固定點兩種方式。無固定點方式直埋管道敷設(shè)要求直管段長度小于兩倍的兩補(bǔ)償器間的zui大距離Lmax。供熱管道一般采用材質(zhì)為10號鋼、20號鋼無縫鋼管。管道受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力應(yīng)不大于許用應(yīng)力
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(3)兩補(bǔ)償器zui大間距計算 根據(jù)摩擦力要小于彈性力的原則,即Ff<Fe,則兩補(bǔ)償器zui大間距Lmax按下式計算: Lmax<FeΠ (πDFf′) (1、直埋蒸汽管道敷設(shè)的兩點特殊性: (1)直埋中的蒸汽管應(yīng)敷設(shè)在地下管線的絕大多數(shù)管道的上部,并考慮管道的熱補(bǔ)償方法。 (2)由于蒸汽直埋管道保溫的特點和要求,蒸汽管道是用來運輸高溫蒸汽,管道熱損失并不需要使用分析的方法來計算管道效率。
2、由于直埋蒸汽管的特殊性,因而具有以下幾個特點: (1)蒸汽直埋管道不同于常規(guī)的熱水管道,因而在架空或地溝敷設(shè)蒸汽管道時與熱水敷設(shè)方式不同。一般直埋蒸汽管需要輸送超過200℃的蒸汽,而常規(guī)的直埋熱水管只需要輸送100℃~150℃的熱水。另外,管道直埋技術(shù)在熱傳遞上也是不同于地溝敷設(shè)和地上敷設(shè),直埋蒸汽管道保溫是通過導(dǎo)熱的方式向周圍的土壤傳遞熱量,而地上管道和地溝管道則是通過對流換熱的方式向大氣傳熱。因此直埋敷設(shè)技術(shù)的設(shè)計方法與其他方式不同,地上和地溝敷設(shè)可以設(shè)置為等同熱阻環(huán)境(空氣),而直埋管道的環(huán)境(土壤)受許多因素影響,例如: 土壤性質(zhì)(主要是土壤熱導(dǎo)率),管道的深度和管道直徑等。此外,土壤本身是一種保溫介質(zhì),使土壤的熱阻比空氣的熱阻具有更多的變化范圍,因而給設(shè)計計算帶來一定的困難。 (2)供熱直埋管道往往需要與其他各種管道并行或交叉敷設(shè),為了避免其他管道漏水等腐蝕供熱管道,因而需要對供熱管道保溫層特殊設(shè)計,增強(qiáng)抗腐蝕和抗?jié)B漏的性能。尤其是節(jié)點(如彎頭,三通,疏水和排氣等)的防水和防漏要求。