蒸汽管道滑動支架溫度及熱損失有限元模擬

1 概述

隨著各地工業園區的建設，蒸汽管道主干線長度由最初的3～5 km發展到30 km以上，管徑也逐漸增大。一直以來，架空蒸汽管道熱損失是備受關注的問題。

切縫要隨時復核是否滿足設計要求，包括進刀深度、切割方向、刀片與機身中心是否在同一條直線上，切縫過程中在WQF-500汽油切縫機作業的情況下，行進時每小時速度把控在47～59m為宜（不考慮輔助作業等待時）。切縫鋸片選用優質合金鋸片，以市面上A品牌合金鋸片和B品牌普通鋸片同樣切割縫深60～80mm的渠道襯砌板為例，A為450元一片，可切割600m，B品牌鋸片200元一片，可切割200m。優質合金鋸片有更好的經濟效益。

本文采用有限元方法，對架空蒸汽管道直管段(不含滑動支架)、傳統滑動支架管段、隔熱滑動支架管段截面溫度分布及單位長度熱損失進行模擬。

2 研究對象

項目位于江蘇某工業園區，架空蒸汽管道的工作管外直徑為820 mm，壁厚為12 mm，材質Q235B。保溫層為250 mm厚超細玻璃棉。外護層為0.6 mm厚鍍鋅鋼板。

傳統滑動支架結構見圖1。將U形鋼質管托(厚度12 mm)直接焊接在工作管上，管托底部與滑動底板采用聚四氟乙烯滑塊隔開。

材料物性參數見表1。表1中

為絕熱層內外表面平均溫度，單位為℃。

正因如此，在2002年光大銀行推出中國第一個理財產品之后，個人理財產品逐步成為了個人投資者主要的投資方式并得到了快速發展：2007年，只有不到50家銀行發售理財產品，而2017年，這一數字已經擴大了10倍多，達到了572家；2007年個人理財產品種類只有1500種，而2017年，市場上存在25.77萬種個人理財產品，十年間種類擴大了171.8倍；2007年，個人理財產品募集到的資金有9000億元，而2017年募集到的資金擴大了進193倍，達到了173.59萬億元。

將實際滑動支架進行簡化，忽略管托底部以下部分。采用ANSYS Workbench軟件自帶的Design Modeler分別建立直管段模型、傳統滑動支架管段模型、隔熱滑動支架管段模型，3種模型截面見圖3。對材料熱導率、密度賦值，劃分網格，設置外部溫度和傳熱條件，采用穩態傳熱分析模型溫度分布和熱損失。為分析方便，3種模型長度均設定為1 m，傳統滑動支架管段模型、隔熱滑動支架管段模型均含1組支架，沿管道方向管托長度設為600 mm。

2.規范性文件的“守護人”。公職律師參與稅收規范性文件的起草、審議和修改工作，避免文書同相關法律法規沖突，保障文書合法、合理。

在設計游戲和實踐游戲的過程中老師要注意充分發揮自己的引導作用和榜樣作用，老師首先要發揮自己的發散性思維，對游戲內容和游戲規則進行不斷創新。在游戲進行過程中老師也要不斷觀察學生的興趣傾向，多鼓勵學生在游戲中釋放自己的天性，在游戲結束后老師要多鼓勵學生發表自己對游戲的意見和建議，然后不斷改善體育游戲教學法。

3 仿真模型

3種模型截面溫度分布云圖分別見圖4～6。由圖4可知，直管段模型外護層外表面溫度為23.5 ℃，保溫層起到了良好隔熱作用。由圖5可知，傳統滑動支架管段模型外護層外表面最高溫度為224 ℃，位于管道下部。主要是由于管托與工作管直接焊接形成熱橋。由圖6可知，隔熱滑動支架管段模型外護層外表面最高溫度為57 ℃，位于管道下部。與傳統滑動支架相比，由于隔熱滑動支架管托與工作管由隔熱瓦隔開，有效阻斷熱橋，因此外護層外表面最高溫度明顯下降。但由于隔熱瓦熱導率高于超細玻璃棉，外護層外表面最高溫度仍高于直管段。

3.1 仿真模型

隔熱滑動支架結構見圖2。與傳統滑動支架相比，隔熱滑動支架不再將管托直接焊接在工作管上，而是采用隔熱瓦(硬質硅酸鋁，厚度為100 mm)包裹鋼管，再用緊固件抱緊隔熱瓦，在緊固件下部焊接管托(厚度12 mm)，管托底部與滑動底板采用聚四氟乙烯滑塊隔開。

3.2 條件設定

由模擬結果可知，直管段模型、傳統滑動支架管段模型、隔熱滑動支架管段模型單位長度熱損失分別為160.8、1 165.7、326.5 W/m。與傳統滑動支架相比，隔熱滑動支架的熱損失降低72%。

4 模擬結果

ANSYS Workbench是大型通用有限元分析軟件，在核工業、石油化工、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫學等領域均有廣泛應用。

對模型進行以下設定：材料為均質，傳熱過程沒有相變。忽略軸向傳熱，工作管與保溫層、保溫層與外護層接觸良好。管托底部為絕熱。管內輸送蒸汽溫度為300 ℃，室外溫度為-0.7 ℃，外護層外表面傳熱系數為11.63 W/(m

·K)。

5 結論

① 直管段模型外護層外表面溫度為23.5 ℃，保溫層起到了良好隔熱作用。

② 由于管托與工作管直接焊接形成熱橋，傳統滑動支架管段模型外護層外表面最高溫度為224 ℃。

③ 與傳統滑動支架相比，隔熱滑動支架管托與工作管由隔熱瓦隔開，有效阻斷熱橋，外護層外表面最高溫度明顯下降，為57 ℃。隔熱瓦熱導率高于超細玻璃棉，外護層外表面最高溫度仍高于直管段。

④ 直管段模型、傳統滑動支架管段模型、隔熱滑動支架管段模型單位長度熱損失分別為160.8、1 165.7、326.5 W/m。與傳統滑動支架相比，隔熱滑動支架的熱損失降低72%。