Handbook of Thermal Insulation Design Economies for Pipes and Equipment pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Krieger Pub Co

作者:William C. Turner

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:1980-06

价格:USD 73.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780882758374

丛书系列:

图书标签:

• Thermal Insulation
• Pipe Insulation
• Equipment Insulation
• HVAC
• Energy Efficiency
• Cost Optimization
• Design Engineering
• Industrial Piping
• Heat Transfer
• Process Engineering

热绝缘设计经济性实操指南：管道与设备 概述 本书是一本详尽的实用指南，专为工程师、技术人员、项目经理以及任何参与工业设备和管道系统热绝缘设计与经济性分析的人员而编写。书中深入探讨了热绝缘材料的选择、应用、性能评估以及成本效益分析等关键环节，旨在帮助读者在满足技术要求的同时，最大化项目的经济效益，降低运营成本，并提升能源效率。全书结构清晰，理论与实践相结合，辅以丰富的案例研究和计算方法，力求成为读者在热绝缘领域最得力的参考工具。 第一部分：热绝缘的基础理论与工程原理 本部分将为读者构建坚实的热绝缘基础知识体系。我们将从热力学基本定律出发，深入解析热传导、对流和辐射这三种主要的热传递机制，并阐述它们在管道和设备系统中的具体表现。 热传导： 详细讲解傅里叶定律，分析不同绝缘材料的导热系数，以及材料厚度、表面积等因素对热传导速率的影响。我们将讨论材料内部的微观结构如何影响其导热性能，例如多孔性、纤维结构或闭孔结构。 热对流： 探讨自然对流和强制对流的原理，分析流体速度、温差、表面特性等参数如何影响对流换热系数。在管道和设备系统中，外部空气流动、内部介质流动以及绝缘层内部的空气对流都是需要考虑的重要因素。 热辐射： 解释黑体辐射、灰体辐射以及物体表面发射率的概念，以及温差、表面积和辐射率如何影响辐射换热。对于高温设备和裸露的管道，辐射换热往往是不可忽视的热损失部分。 在掌握了基本传热原理后，我们将深入探讨热阻的概念。热阻是衡量绝缘材料阻碍热量传递能力的指标，是进行热绝缘设计和计算的核心。我们将介绍串联热阻和并联热阻的计算方法，并详细阐述如何将不同材料、不同传热方式的热阻进行叠加和组合，以计算整体的热阻。 表面传热阻： 包括内表面和外表面的对流和辐射传热阻。 材料传热阻： 由绝缘材料自身的导热系数和厚度决定。 界面传热阻： 材料之间接触不良可能产生的额外热阻。 此外，本部分还将介绍一些关键的工程参数，如表面温度、绝缘层温度分布、以及不同操作条件下的热损失率计算。我们将提供一套系统性的计算流程，帮助读者能够根据实际工况，准确计算管道和设备的瞬时和稳态热损失。 第二部分：热绝缘材料的特性、选择与应用 本部分将聚焦于市面上主流的热绝缘材料，对其物理化学特性、性能指标、优缺点以及适用范围进行详细介绍。选择合适的绝缘材料是热绝缘经济性设计的基础。 无机纤维类绝缘材料： 岩棉（Rock Wool）： 优良的耐高温性能，良好的隔音效果，成本相对较低，广泛应用于高温管道、锅炉、烟道等。我们将讨论不同密度和纤维结构的岩棉产品，以及其在不同环境下的适用性，例如潮湿环境下的防潮处理。 玻璃棉（Glass Wool）： 质轻、保温性能好，价格适中，易于加工安装，常用于一般工业管道、设备外壳、冷库等。我们将分析不同玻璃棉的容重、纤维直径对保温效果的影响，以及其在防火性能方面的表现。 矿物棉（Mineral Wool）： 泛指由矿物原料制成的纤维状绝缘材料，包括岩棉和矿渣棉等，具有相似的特性和应用领域。 有机泡沫类绝缘材料： 聚氨酯泡沫（Polyurethane Foam, PU）： 极低的导热系数，优异的保温性能，同时具有良好的粘结性和结构支撑性，常用于低温管道（如冷冻水管）、冷藏设备、储罐等。我们将重点介绍喷涂型和预制板型聚氨酯的应用，以及其耐候性和抗老化性能。 聚苯乙烯泡沫（Polystyrene Foam, PS）： 包括膨胀聚苯乙烯（EPS）和挤塑聚苯乙烯（XPS），具有良好的保温性能和较低的成本，广泛用于建筑保温和部分工业应用。我们将对比EPS和XPS在强度、吸湿性、使用温度等方面的差异。 三元乙丙橡胶（EPDM）/丁腈橡胶（NBR）等弹性体泡沫： 良好的柔韧性、耐候性和耐油性，特别适合用于需要弯曲或形状不规则的管道和设备，以及存在油污或化学腐蚀风险的环境。我们将探讨其在冷凝水控制和防潮方面的优势。 陶瓷纤维类绝缘材料： 具有极高的耐高温性能，重量轻，热稳定性好，主要用于窑炉、高温反应器、石化设备等极端高温环境。我们将介绍陶瓷纤维毯、陶瓷纤维板、陶瓷纤维纸等不同形态的产品，以及其在高温下的机械强度和化学稳定性。 其他绝缘材料： 气凝胶（Aerogel）： 具有极低的导热系数，是目前导热性能最好的固体绝缘材料之一，但成本较高，主要应用于对空间限制要求极高或对保温性能有极致要求的场合。 真空绝热板（Vacuum Insulation Panels, VIP）： 通过抽真空并填充特殊芯材实现极低的导热系数，适用于空间有限但对保温要求极高的设备。 在本部分，我们将详细介绍每种材料的关键性能指标，包括： 导热系数（Thermal Conductivity）： 单位厚度、单位面积、单位温差下的热流量，越低越好。 使用温度范围（Service Temperature Range）： 材料能够安全稳定工作的温度上限和下限。 密度（Density）： 影响材料的强度、安装便利性和成本。 抗压强度/抗拉强度（Compressive/Tensile Strength）： 影响材料的机械性能和安装结构。 吸湿性（Moisture Absorption）： 湿气会显著降低绝缘性能，甚至导致腐蚀。 防火性能（Fire Resistance）： 材料的燃烧性能、烟雾生成等。 化学稳定性（Chemical Stability）： 材料在特定化学环境下的耐受性。 透湿性（Water Vapor Permeability）： 影响水蒸气渗透的难易程度，与防潮设计密切相关。 我们将提供一个详细的材料选择流程，指导读者如何根据项目具体需求，综合考虑温度、环境、成本、安装、使用寿命以及法规要求等因素，做出最佳的材料选择。 第三部分：热绝缘设计的经济性分析与成本效益评估 本部分是本书的核心，旨在提供一套系统性的方法论，用于评估热绝缘设计的经济性，并实现成本效益的最大化。 热损失成本计算： 能源成本： 详细说明如何根据管道或设备的表面温度、周围环境温度、操作时间、燃料成本或电费等参数，计算每小时、每天、每年的热量损失带来的能源消耗成本。我们将提供不同能源价格的折算方法，以及考虑季节性变化的计算技巧。 设备折旧与维护成本： 讨论过高的表面温度可能对设备材料带来的加速老化、热应力增加等问题，以及由此带来的维护成本和缩短的设备寿命。 冷凝水成本（低温系统）： 针对低温管道和设备，详细分析因绝缘失效导致的水蒸气渗透和冷凝所产生的额外制冷负荷，以及其带来的能源浪费和潜在的腐蚀风险。 初始投资成本评估： 材料成本： 不同绝缘材料的价格差异，以及根据绝缘层厚度、面积计算的总材料费用。 安装人工成本： 材料的安装难易程度、所需工时、人工费率等因素。 辅助材料成本： 包括防潮层、固定件、密封材料、保护层、涂层等。 设备租赁与运输成本： 针对特殊设备或大型项目的额外成本。 总拥有成本（Total Cost of Ownership, TCO）分析： 投资回收期（Payback Period）： 计算通过节约能源成本收回初始投资所需的时间。我们将提供多种计算方法，包括简单回收期法和考虑资金时间价值的贴现回收期法。 净现值（Net Present Value, NPV）： 评估项目在整个生命周期内的经济效益，并考虑资金的时间价值。 内部收益率（Internal Rate of Return, IRR）： 衡量项目投资回报率的指标。 盈亏平衡点分析： 确定在什么条件下，热绝缘的投资能够实现经济上的平衡。 优化绝缘层厚度的经济性计算： 我们将提供详细的计算图表或软件辅助方法，帮助读者找到使总拥有成本最低的绝缘层厚度。这涉及到在增加绝缘层厚度带来的能源节约与增加的材料和安装成本之间的权衡。 边际效益分析： 分析每增加单位厚度绝缘层所带来的能源节约与新增成本之间的关系，从而找到最优值。 生命周期成本评估（Life Cycle Cost Assessment, LCCA）： 综合考虑初始投资、运营成本（能源、维护）、以及残值等因素，对整个项目生命周期的经济性进行全面评估。 环境因素的经济性考量： 讨论减少能源消耗带来的碳排放减少，以及潜在的碳税或环保补贴等经济影响。 第四部分：热绝缘系统的安装、维护与性能监控 良好的设计需要正确的安装和持续的维护才能保证其长期效益。本部分将聚焦于实际操作层面。 安装技术与规范： 材料预制与现场加工： 不同类型材料的切割、成型、连接要求。 固定方式与支撑结构： 确保绝缘层牢固，防止沉降或移位。 接缝处理与密封： 关键部位的密封技术，防止热桥和水汽渗透。 防潮与蒸汽屏障： 如何选择和安装合适的防潮层，防止内部水汽渗透影响绝缘性能。 保护层与外护： 根据环境要求选择合适的保护层，抵抗机械损伤、化学腐蚀、紫外线辐射等。 特殊设备的绝缘安装： 例如阀门、法兰、弯头、仪表等复杂形状的绝缘处理。 安装质量控制与验收标准： 确保安装符合设计要求。 维护与检测： 定期检查： 绝缘层的完整性、是否有破损、潮湿、老化迹象。 表面温度监测： 使用红外热像仪或接触式温度计，监测管道和设备表面温度，判断绝缘性能是否下降。 湿气检测： 评估绝缘层内部是否存在潮湿问题。 维修与更换： 针对发现问题的区域进行及时修复或更换。 性能监控与优化： 建立性能监测体系： 长期跟踪绝缘系统的能源消耗和表面温度数据。 数据分析与趋势判断： 识别绝缘性能下降的趋势，预测未来的维护需求。 再投资决策： 根据性能监测结果，判断是否需要对现有绝缘系统进行升级或改造。 第五部分：案例研究与应用实例 本部分将通过一系列来自不同工业领域的实际案例，展示热绝缘设计经济性原则的应用。 石化工业： 高温管道、反应器、储罐的绝缘设计与经济性分析，重点关注防爆、耐腐蚀和蒸汽损失的控制。 电力行业： 锅炉、汽轮机、蒸汽管道的绝缘，强调高温性能、隔音效果和长周期运行的可靠性。 食品与饮料工业： 低温储罐、冷冻管道、冷库的绝缘，侧重于防潮、防止冷桥形成和节能效益。 制药工业： 洁净区管道、反应器、洁净室的绝缘，关注材料的清洁性、耐腐蚀性和精确的温度控制。 航运与海洋工程： 船舶、海上平台设备的绝缘，考虑海洋环境的腐蚀性、船体晃动对绝缘固定和耐用性的要求。 每个案例研究都将详细阐述： 项目的背景与具体需求。 所面临的技术挑战与经济性考量。 所选用的绝缘材料、设计方案。 实际的安装过程与遇到的问题。 项目的投资成本、运营成本节约、以及经济性评估结果。 从案例中可以获得的经验教训。 附录 热力学与传热学常用公式汇总。 常见绝缘材料性能参数对比表。 热绝缘设计经济性计算模板与工具介绍。 相关行业标准与法规参考。 常用术语表。 目标读者 本书适用于： 石油化工、电力、冶金、造纸、制药、食品饮料等行业的设计工程师、项目工程师、工艺工程师。 暖通空调（HVAC）工程师。 工厂设备维护与管理人员。 工程承包商与施工单位的技术人员。 从事绝缘材料生产与销售的技术人员。 以及其他对工业热绝缘技术与经济性感兴趣的专业人士。 本书旨在提供一套全面、实用、与时俱进的热绝缘设计经济性解决方案，帮助读者在复杂多变的技术与经济环境中，做出最明智的决策，实现卓越的工程效益。

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