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摘要：保温设计为发电厂设计的重要组成部分，目前管道保温厚度计算以保温油漆设计规程相关公式为基础，使用相关软件进行计算。本文通过ANSYS软件的计算功能，对发电厂主蒸汽管道的保温设计进行分析，对保温设计质量提升起到帮助。
关键词：保温设计;ANSYS
保温厚度计算为发电厂保温设计的重点，保温厚度计算的准确性对于电厂的性能指标以及管道外表面安全性有重要影响。目前国内保温厚度计算主要以《火力发电厂保温油漆设计规程》（DL/T 5072-2007）中保温计算条款为依据，采用行业内认定相关软件进行计算。本文采用ANSYS有限元软件中热分析模块进行对电厂主要热力管道进行保温厚度计算，对原保温设计数据进行分析校核。
1.保温壁厚设计概述
对于高温管道，保温壁厚设计主要有两种计算方法，对于需要减少管道本身散热损失的计算，应采用经济厚度方法进行计算，对于采用单一材料的保温计算，应采用以下公式[1]：
图4 主蒸汽管道保温计算结果
2.管道热分析模型建立和计算分析
本文以某工程的主蒸汽管道为算例进行分析，对于该管道，管径为Φ442×56,设计温度576℃，室内环境温度为20℃。原保温设计为内层为硅酸铝毡，厚度100mm，外层为岩棉缝毡，厚度150m，计算管道保温后外表面温度为47.8℃。由保温规程中给出公式可知，原软件计算保温厚度时，并未考虑管道壁厚对保温传热的影响。本文将管道壁厚也建入模型当中，通过ANSYS软件对管道界面建模进行分析，采用PLANE55单元作为分析单元，材料的导热率采用保温规程附表1中数据：
根据表1可知，保温材料随温度上升，导热率也随之增大，在ANSYS软件中输入导热率时先选取几个不同温度，根据上表公式计算出不同温度的导热率，在ANSYS定义材料属性过程中，将不同温度情况下材料导热率输入材料属性中。形成导热率曲线。下图为岩棉和硅酸铝材料的保温曲线（图1、图2）。
根据管径及保温厚度对管道建模，采用四方形网格对模型划分如图3、图4所示。
对保温截面划分之后，对管道温度及环境温度按上述说明进行赋值并进行计算，保温计算结果如下。
由上图可以看出保温外表面温度为47.091℃，和通过规程计算结果基本相同，管道壁厚一段温度下降较小，保温规程中将其忽略也可认为是合理的，不过由上图可看出ANSYS软件不但可以给出行业内软件的计算结果，也可以将保温计算结果可视化，提升了设计质量和设计深度。
3.结论
本文以某电厂主蒸汽管道为例，采用ANSYS软件进行分析，对主汽管道保温进行讨论，分析结果认为，管道壁厚本体温降较小，在计算中可以忽略。ANSYS软件计算结果和规程公式计算结果差别不大，但提高了计算的可视性，提升了设计质量和设计深度。
参考文献
[1]火力发电厂保温油漆设计规程(DL/T 5072-2007)
[2]ANSYS11.0基础与实例教程 化学工业出版社.
[3]ANSYS12.0热分析工程应用 中国铁道出版社.
论文作者:安强,李波
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/11
标签：管道论文; 厚度论文; 规程论文; 温度论文; 软件论文; 进行分析论文; 公式论文; 《防护工程》2017年第10期论文;