隔热涂料在外浮顶储罐的节能应用研究
摘 要:受承载力和保温技术的限制,以往外浮顶罐顶一般都不保温,罐顶直接暴露在大气中且面积大,造成很大的散热损失。尤其在冬天更是散热损失非常明显,涂上薄薄2毫米的隔热涂料保温涂料,基本上不增加罐顶负载,就能取得很好的保温效果。达到节能的效果。
关键词:外浮顶罐;散热;保温;涂料;节能
1 隔热涂料简介
隔热漆从特性原理分类主要有:隔绝传导型:热传导率极低,使热能传导几乎隔绝,将温差环境隔离。反射热光型:对红外线和热性可见光(太阳光线产生热量的主要部分)有效的反射,使材料表面水隔热漆、防晒隔热漆等。辐射型隔热涂料:通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中,阻挡了热能的传递,减少了建筑的得热量,从而达到良好的隔热节能的效果。文章中所指的隔热涂料为隔绝传导型隔热涂料。
阻隔型隔热涂料是通过涂料自身的高热阻来实现隔热的一种涂料。是属于厚膜涂料。涂料施工时涂装成一定厚度,一般为5~20mm,在经过充分干燥固化后,由于材料干燥成膜后热导率很小,因此涂层具有一定的减慢热流传递的能力。目前应用最广泛的涂料,这类涂料是20世纪80年代末发展起来的一类新型隔热材料。我国有上百家研究单位和企业在进行这类涂料的研究工作,各生产厂对产品的称呼不尽相同,如“复合硅酸镁铝隔热涂料”、“稀土保温涂料”、涂、施工方法各异,性能,如快干速硬、防水憎水等也各不相同,但均属硅酸盐系涂料。现在这类涂料正在经历一场由工业隔热保温向建筑隔热保温的转变,但由于存在自身材料结构带来的缺陷,如干燥周期燥收缩大,吸湿率大,对墙体的粘结强度偏低以及装饰性有待进一步改善等,故这类隔热涂料较少用于外墙涂装。
2 外浮顶罐的结构造成无保温罐顶表面温度较高
外浮顶油罐的浮顶浮在油面上,与油面直接接触,不存在油气空间,因此浮顶钢板温度与油品储存温度相差较小。并且因为承载力的限制,外浮顶基本不做保温层,浮顶钢板直接暴露在大气中,从罐内到环境的热阻很小,势必造成散热量很大。油温越高、环境温度越低、风速越大,散热量就越大。雨雪天气散热量会成倍的增加。不仅如此,外浮顶油罐容量大,罐顶面积占总散热面积比例大。
外浮顶罐主要应用于储存原油之类大宗油品,其容量往往几万平方米,甚至几十万平方米。表1列出了单盘式外浮顶罐的单盘与总散热面积之比,从中可看出,随外浮顶罐容量增大,单盘与油罐总散热面积之比增大;对一个50000万平方米外浮顶罐,单盘面积己占总散热面积的30%以上。外浮顶罐侧壁有保温,因此,外浮顶油罐散热主要是无保温浮顶的散热。
3 外浮顶罐罐顶应用隔热涂料可明显降低罐顶表面温度
7月份隔热涂料应用于外浮顶油罐罐顶后的降温情况。
传热的推动力为温差,保温则是增加传热阻力,减少传热量。对罐向外散热而言,罐内介质温度t介与环境温度t环,由工艺条件和客观自然条件决定,温差(t介-t环)是罐向外传热的总推动力。通过表面保温,可增加热阻,降低表面温度t表,使散热损失推动力(t介-t环)减少,从而达到降低散热损失。
4 应用隔热涂料降低散热损失节能效果的分析
4.1 散热损失基本关系式
表面散热损失可分为辐射散热损失和对流散热。由传热学,对单位表面面积可写出:
在知道表面黑度值ε后,不难按常规的辐射散热公式(2)计算出k辐。
影响k对的因素很多,其计算方法甚多,而且都为实验室得到或经验式。
从传热学角度来看,当热表面附近不存在其他足以影响流体热边界层发展的物体时,该热表面同流体间的换热称为大空间自然对流换热。
当不考虑风速影响时,外浮顶罐的对流散热可按大空间自然对流换热来计算,此时计算出的q对最小,当有风速影响时,q对增大。
对外浮顶罐边界层的葛拉晓夫准数、普郎特准数及其乘积的计算表明,边界层为紊流或湍流状态,本文按文献[2]的下列公式计算:
k散=b(t表-t环)1/3 (3)
式(3)中系数b值与计算所取的单位制有关,当取热学单位时b为1.23。
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