[发明专利]一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法

说明书

本发明公开了一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法，包括步骤：一、建立极坐标系；二、确定非满液集水器外侧保温层的基准厚度；三、获取非满液集水器外侧保温层在基准厚度下中心横截面的温度场；四、确定分段极角；五、非满液集水器外侧保温层厚度分段拟合；六、确定非满液集水器外侧全范围保温层厚度。本发明针对基准厚度获取非满液集水器外侧保温层在基准厚度下中心横截面的温度场，获取极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线，根据曲线呈现的特征对非满液集水器外侧保温层厚度分段拟合，确定非满液集水器外侧任意点保温层厚度，能有效减少非满液集水器外侧传热不均匀性，进而减少热损失，提高保温效果，低成本换取高保温收益。

技术领域

本发明属于非满液集水器外侧保温层厚度设计技术领域，具体涉及一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法。

背景技术

对于非满液式集水器，不仅结构设计需要得到重视，保温设计亦至关重要。现有的集水器外侧包裹的保温材料厚度是均匀不变的。对于非满液集水器，由于其内部有气相和液相两部分流体，会导致非满液集水器不同部位传热不均匀。为了减少集水器的传热量，常见的方法是增加集水器外侧保温材料的厚度。这种方式，同时增大了各个部位的热阻，减少了各个部位的传热量，这种同时增加保温厚度的方式用来减少非满液集水器传热量并不经济。合理的方式应重点增加传热量大部位处的保温材料厚度，使非满液集水器外侧各部位传热量均匀减小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法，根据工业设备及管道绝热工程设计规范确定保温层基准厚度，针对基准厚度获取非满液集水器外侧保温层在基准厚度下中心横截面的温度场，获取极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线，根据曲线呈现的特征对非满液集水器外侧保温层厚度分段拟合，确定非满液集水器外侧任意点保温层厚度，能有效减少非满液集水器外侧传热不均匀性，进而减少热损失，提高保温效果，从而以较小的投入获得较大的保温收益，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立极坐标系：以集水器的竖向中心横截面为平面，以集水器的竖向中心横截面的中心为极点，以极点竖直向上引出一条射线为极轴，即x轴，选定顺时针方向为正方向，以极点为起点、保温层外侧壁上的点为终点的线段为极径ρ，以极轴和极径之间的夹角为极角θ建立极坐标系；

其中，极角θ的取值范围为0°～180°；

步骤二、确定非满液集水器外侧保温层的基准厚度：向集水器内注入液体，所述液体未充满集水器，集水器内液体上侧为气体；

根据公式计算非满液集水器外侧保温层的基准厚度δ，其中，D₀为集水器外径且D₀＝2r₀，r₀为集水器外半径，D₁为集水器外侧保温层的基准外径，且P_E为能量价格，λ为保温层对应的保温材料在平均温度下的导热系数，t为年运行时间，T₀为集水器外表面温度，T_a为环境温度，P_T为保温结构单位造价，S为绝热工程投资年摊销率，α_s为保温层对应的保温材料外表面向周围环境的放热系数；

步骤三、获取非满液集水器外侧保温层在基准厚度下中心横截面的温度场：利用SPACECLAIM软件建立非满液集水器外侧保温层在基准厚度下的物理模型，利用ICEM软件对非满液集水器外侧保温层在基准厚度下的物理模型进行网格划分，生成网格文件导入FLUENT计算软件中，FLUENT计算软件模拟出非满液集水器外侧保温层在基准厚度下中心横截面的温度场，获取极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线；

步骤四、确定分段极角：将极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线进行分段，获取极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线分段位置处的分段极角；