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化工生產(chǎn)物料輸送過程中，由于物料與外界存在著溫度差，將不可避免的導(dǎo)致熱量損失或冷量損失，這不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)影響管道系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以我們就有必要知道單位管長的熱損失及物料溫度隨管長的變化，這樣才能采取針對(duì)性措施保證管網(wǎng)的安全。如蒸汽輸送管道，管道熱損失太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽發(fā)生冷凝現(xiàn)象，若未及時(shí)排除管網(wǎng)中的冷凝水，則會(huì)產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)破壞管道，那么應(yīng)該在管道哪個(gè)位置設(shè)置疏水閥才能及時(shí)排除冷凝水呢？低溫液體如LNG、液氮等，在管道輸送過程當(dāng)中，盡管有一定的過冷度，但冷量損失超過其過冷量時(shí)會(huì)出現(xiàn)相變，造成低溫液體的損失，還可能會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)超壓，那么應(yīng)該在管道哪個(gè)位置設(shè)置安全閥才合理呢？今天這篇文章將會(huì)給大家?guī)碓敿?xì)的解答。

假設(shè)，圓形管道當(dāng)中物料的溫度為T℃，外界空氣溫度為t_a℃，則物料與空氣之間的傳熱量可表示為 

其中，R表示傳熱總熱阻，包括料到管內(nèi)壁的對(duì)流熱阻，管內(nèi)壁到管外壁的熱傳導(dǎo)熱阻，管外壁到保溫層外壁的熱傳導(dǎo)熱阻，管外壁到大氣的綜合傳熱熱阻。

對(duì)式1進(jìn)行全微分，可得

物料經(jīng)管道輸送L米距離之后，因熱損失自身溫度不可避免的升高或降低，假設(shè)物料初始溫度為，沿管道長度輸送L米之后的溫度為，則在這段距離上的熱損失量為

利用MATLAB或Polymath等數(shù)學(xué)軟件聯(lián)立式2和式5就可以得到每米管長的熱損失及物料溫度隨管長的變化。

例：今有一分子篩再生管道，輸送13.9Kg/s，182℃的污氮?dú)?，其管長約為35m，導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m.℃，管內(nèi)徑為0.902m，壁厚為9mm，保溫層厚度為100mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.18W/m.℃，外界大氣溫度為9.0℃，空氣流速大概為5m/s。在32m處有一在線熱電偶溫度計(jì)實(shí)時(shí)測量溫度，顯示值為179℃，計(jì)算值為179.8℃，計(jì)算值與實(shí)際值之間吻合的非常好，誤差主要體現(xiàn)在現(xiàn)場當(dāng)時(shí)的風(fēng)速、環(huán)境溫度等導(dǎo)致的綜合傳熱系數(shù)的偏差，保溫材料的完整性及其包在管道上的嚴(yán)密性導(dǎo)致的保溫層熱阻的偏差等方面。但模型計(jì)算誤差完全可以滿足在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的要求。