CN110307405B - 一种偏心式双层套管式供热管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏心式双层套管式供热管道，包括若干依次相连通的双层供热管道，其中，各双层供热管道均包括内管、外管及偏心式圆环状支撑结构，外管套接于内管的外壁上，偏心式圆环状支撑结构固定于内管与外管之间，外管的端部与内管的外壁之间通过端板密封连接，使得内管与外管之间形成环形密闭空腔，相邻两根双层供热管道中内管的端部通过连接结构相连接，该供热管道的散热损失小，造价低，应用难度小，管道表面温度分布，耐用性及稳定性较强。

Description

一种偏心式双层套管式供热管道

技术领域

本发明属于热力管道设计领域，涉及一种偏心式双层套管式供热管道。

背景技术

输运管道是重要的基础设施，在经济建设和发展中承担着重要的物流传输任务。随着城市化发展进程加快，城市供热面积不断扩大，供热管网快速扩展。统计数据表明，国内高温管道***表面热损失超标现象具有普遍性。目前，工业热力管道广泛采用等厚度保温结构设计。现常用的供热管道敷设方式有三种：架空敷设、直埋敷设和地沟敷设。架空敷设式供热管道外部存在自然对流换热方式，分析其边界层可发现管道表面温度具有“上高下低”的分布规律；对于直埋敷设和地沟敷设式供热管道，由于地表温度低，且从地表向下土壤温度逐渐升高，所以管道表面温度呈现出“上低下高”的分布规律。因此，工业管道采用等厚度供热管道设计并不合理。

现有等厚度供热管道保温技术中，常用方法是在供热管道外壁包裹保温材料层。目前，热力管道工程中采用的保温材料种类众多，如石棉、岩棉、珍珠岩、玻璃棉、泡沫橡塑等保温制品，具有导热系数小、容重小、不燃或难燃、价格低廉等特点。但是，多数保温材料存在分解老化快、坚固性差、易出现塌陷破损等问题；部分保温材料在长周期运行后会出现材料吸湿率快速增大等问题，其导热系数会明显增加。对保温层进行复杂结构设计等方式也可减少散热损失，例如多层套管、真空层、内外保温层、热反射层等结构，但其造价高、坚固性较差、工程应用难度大。

据检索，发现以下与本申请相关的公开专利的文献，具体公开内容如下：

专利文献CN108626521A公开了供暖管道技术领域的一种喷有保温涂料的供暖管道，包括管道本体、内管、阻氧抗菌层、防腐层、防护层、保温涂料层等。喷涂于管道本体外壁的保温涂料层，能够有效的避免供暖管道中热量的散失，避免管道外表面温度过高烫伤运行检修人员，防护层对内部结构起到充分的保护作用。该发明结构简单，实用性强，能够有效的避免供暖管道中热量的散失和管道外表面温度过高烫伤运行检修人员，能够起到良好的防腐、抗菌和抗氧化作用。

专利文献CN207906704U公开了一种新型中空围护结构供热管道装置，包括输热管、中空气体保温层、支撑骨架、钢带气密保护层；中空围护结构是由钢带增强气密保护层结构为主，配以低导热系数材料作骨架，在高温保温管道中有防辐射热材料构成，中空层在输送介质温度低于100℃时，可以是空气和CO2气体或者真空。

专利文献CN207880242U公开了一种供水供热管道，涉及供热技术领域，解决了现有供热管道安装不便的问题，其技术要点是：包括管体、内管与外管，外管的两端固定焊接有法兰盘，法兰盘的两端焊接有安装板，两块所述安装板间设有连接臂，两组所述管体间设有贴合内管内壁的装配件。对于较长的管道，通过多个拼接的管体，减小每段管体的压力，再将两个外管的法兰盘对接，并通过螺栓固定，即可快速实现管体间的连接；连接完毕的管体借助连接臂固定在墙体或供热管网支架上，方便快捷；连接相邻两个管体时，通过在连接处增设装配件，并与橡胶圈配合，从而提高管体间的密封性。

上述专利均未同时解决现有供热管道***中管道表面温度分布不均、散热损失大、造价高、保温层坚固性差、应用难度大等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种偏心式双层套管式供热管道，该供热管道的散热损失小，造价低，应用难度小，管道表面温度分布，耐用性及稳定性较强。

为达到上述目的，本发明所述的偏心式双层套管式供热管道包括若干依次相连通的双层供热管道，其中，各双层供热管道均包括内管、外管及偏心式圆环状支撑结构，外管套接于内管的外壁上，偏心式圆环状支撑结构固定于内管与外管之间，外管的端部与内管的外壁之间通过端板密封连接，使得内管与外管之间形成环形密闭空腔，相邻两根双层供热管道中内管的端部通过连接结构相连接。

外管的内壁上及内管的外壁上均设置有保温涂层。

偏心式圆环状支撑结构为360°圆环状结构，所述偏心式圆环状支撑结构包括两个半圆环偏心式支撑结构，两个半圆环偏心式支撑结构均为并列式工型钢结构。

保温涂层的材料为ZS-211反射隔热保温涂料。

所述连接结构包括密封垫圈及刚性卡箍，内管的外壁开设有沟槽，所述沟槽位于外管外，刚性卡箍的一侧压紧于一根双层供热管道上的沟槽内，刚性卡箍的另一侧压紧于另一根双层供热管道上的沟槽内，且刚性卡箍与两根双层供热管道中内管的外壁之间设置有密封垫圈。

刚性卡箍为环管道自动定心式结构。

沟槽与内管端部之间的距离为25mm；

沟槽的深度为3.5mm，沟槽的直径为20mm。

内管的轴线与外管的轴线之间的距离为10mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的偏心式双层套管式供热管道在具体操作时，偏心式圆环状支撑结构固定于内管与外管之间，通过偏心式圆环状支撑结构实现内管与外管的支撑，支撑区域处内管与外管的受力均匀，内管与外管采用偏心式结构设计，从而有效地减少由自然对流带来的散热损失，并使得管道表面温度分布。在实际操作时，可以适当的减少管道的壁厚，减小管道的耗料，经济性较好。另外，外管的端部与内管的外壁之间通过端板密封连接，使得内管与外管之间形成环形密闭空腔，以降低空气流动，有效降低导热方式及对流方式导致的散热损失，另外，该环形密闭空腔能够有效的降低辐射换热量，外管的外壁温度较低，从而有效的降低热辐射方式导致的散热损失，使得供热管道具有散热损失小、造价低、应用难度小、耐用性及稳定性较强的特点，结构简单，实用性极强。

进一步，外管的内壁上及内管的外壁上均设置有保温涂层，以增加导热热阻，同时降低辐射散热损失。

进一步，相邻内管之间通过刚性卡箍相连接，连接简便可靠，密封性好，不存在焊渣和破坏镀锌层的问题，可确保管道畅通，同时可在一定限度内减少热应力对供热管道的影响。

附图说明

图1为发明的截面图；

图2为本发明中偏心式圆环状支撑结构的三维示意图；

图3为本发明中连接结构的结构示意图。

其中，1为外管、2为半圆环偏心式支撑结构、3为保温涂层、4为内管、5为端板、6为沟槽、7为密封垫圈、8为刚性卡箍。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的偏心式双层套管式供热管道包括若干依次相连通的双层供热管道，其中，各双层供热管道均包括内管4、外管1及偏心式圆环状支撑结构，外管1套接于内管4的外壁上，偏心式圆环状支撑结构固定于内管4与外管1之间，外管1的端部与内管4的外壁之间通过端板5密封连接，使得内管4与外管1之间形成环形密闭空腔，相邻两根双层供热管道中内管4的端部通过连接结构相连接。

外管1的内壁上及内管4的外壁上均设置有保温涂层3；偏心式圆环状支撑结构为360°圆环状结构，所述偏心式圆环状支撑结构包括两个半圆环偏心式支撑结构2，两个半圆环偏心式支撑结构2均为并列式工型钢结构。

所述连接结构包括密封垫圈7及刚性卡箍8，内管4的外壁开设有沟槽6，所述沟槽6位于外管1外，刚性卡箍8的一侧压紧于一根双层供热管道上的沟槽6内，刚性卡箍8的另一侧压紧于另一根双层供热管道上的沟槽6内，且刚性卡箍8与两根双层供热管道中内管4的外壁之间设置有密封垫圈7；刚性卡箍8为环管道自动定心式结构。

内管4的材质为不锈钢，内径为500mm，壁厚为10mm，管长为6000mm；内管4边缘距端部25mm处进行压槽处理，压槽直径为20mm，压槽深度为3.5mm；外管1的材质为碳钢，内径为580mm，壁厚为5mm，管长为5900mm，外管1的轴心与内管轴心的距离为10mm；端板5的材质为不锈钢，内孔为520mm，外径为600mm，厚度为5mm；保温涂层3的材料为ZS-211反射隔热保温涂料，厚度为1mm，布置于内管4的外壁和外管1的内壁处。

偏心式圆环状支撑结构采用五组并列式工型钢结构，呈现180°半圆环偏心式外型，两个半圆环偏心式支撑结构2组成360°环状偏心式支撑结构，工型钢的材质为不锈钢，宽度为20mm，翼缘厚度为5mm，腹板厚度为5mm，腹板高度由10mm逐渐增加至30mm，半圆环偏心式支撑结构2的内径为520mm，外径为580mm，内孔轴心与外壁轴心的距离为10mm。

本发明的原理为：

等厚度供热管道表面边界层厚度不一致，导致其表面温度分布不均等问题，本发明依据此现象设计了内管4与外管1的偏心式结构设计，依据边界层厚度及表面温度分布来调整内管4与外管1之间的间距，从而能有效地减少由自然对流带来的散热，自然界存在导热、对流及热辐射三种传热方式。本发明能够对导热、对流及热辐射三种传热方式导致的散热损失进行削减，具体说明如下：

外管1的内壁和内管4的外壁布置有保温涂层3，外管1与内管4之间形成环形密闭空腔(充满空气)均具有较低的导热系数，因此本发明能够有效降低导热方式导致的散热损失。

外管1与内管4之间的环形密闭空腔可降低空气流动，有效降低对流换热系数；此外，外管1的外壁具有较低的温度，管道外壁与大气环境的温差小，能够有效减少对流换热量，因此本发明能够有效降低对流方式导致的散热损失。

外管1与内管4之间的环形密闭空腔能够有效降低辐射换热量，外管1的外壁温度低，且碳钢材质具有较低的发射率，因此本发明能够有效降低热辐射方式导致的散热损失。

以上所述内容仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种偏心式双层套管式供热管道，其特征在于，包括若干依次相连通的双层供热管道，其中，各双层供热管道均包括内管(4)、外管(1)及偏心式圆环状支撑结构，外管(1)套接于内管(4)的外壁上，偏心式圆环状支撑结构固定于内管(4)与外管(1)之间，外管(1)的端部与内管(4)的外壁之间通过端板(5)密封连接，使得内管(4)与外管(1)之间形成环形密闭空腔，相邻两根双层供热管道中内管(4)的端部通过连接结构相连接；

偏心式圆环状支撑结构为360°圆环状结构，所述偏心式圆环状支撑结构包括两个半圆环偏心式支撑结构(2)，两个半圆环偏心式支撑结构(2)均为并列式工型钢结构；

外管(1)的内壁上及内管(4)的外壁上均设置有保温涂层(3)；

保温涂层(3)的材料为ZS-211反射隔热保温涂料；

所述连接结构包括密封垫圈(7)及刚性卡箍(8)，内管(4)的外壁开设有沟槽(6)，所述沟槽(6)位于外管(1)外，刚性卡箍(8)的一侧压紧于一根双层供热管道上的沟槽(6)内，刚性卡箍(8)的另一侧压紧于另一根双层供热管道上的沟槽(6)内，且刚性卡箍(8)与两根双层供热管道中内管(4)的外壁之间设置有密封垫圈(7)；

刚性卡箍(8)为环管道自动定心式结构；

沟槽(6)与内管(4)端部之间的距离为25mm；

沟槽(6)的深度为3.5mm，沟槽(6)的直径为20mm；

内管(4)的轴线与外管(1)的轴线之间的距离为10mm。

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