隔热材料最优厚度

隔热材料最优厚度（精选4篇）

篇1：隔热材料最优厚度

绝热材料选择厚度

根据宁夏中卫市常年气候，夏季温度最高为38度，冬季最低温度为-25度，结合GB50264-97《工业设备及管道绝热工程设计规范》及多年的经验。

一、蒸汽设备、管道

根据岩棉、硅酸铝绝热系数：岩棉：0.0314+0.00018Tm

硅酸铝：0.042+0.0002 Tm

选择最佳厚度为：内层为100mm厚岩棉，外层为50mm硅酸铝棉。

二、热水设备、管道

选择最佳厚度为：100mm厚岩棉。

三、保冷设备、管道

根据聚氨酯绝热系数：0.024+0.00014Tm

选择最佳厚度为：200mm

河南省特种防腐有限公司

2010年12月8日

篇2：不规则材料厚度测量装置

在汽车车轮部件的测量工作中, 测量装置能否正确使用, 既要考虑实际生产的需要, 又要考虑能否合理地反映工件的实际尺寸。通常在汽车零部件的金属切削工序中, 一般材料厚度的测量, 比较常见的是用千分尺、游标卡尺等通用检测器具进行测量。而在实际生产过程中往往存在一些型面复杂、呈不规则曲面的材料厚度, 如车轮轮辋、轮缘部分, 车轮轮辐螺栓孔周围部分等 (如图1所示的车轮轮辋边缘部分的材料厚度) , 如再采用上述通用检具进行测量将很难实现。

如何解决这个问题已成为汽车车轮企业检测过程中的瓶颈问题。我厂检测技术人员根据多年的检测实践经验, 针对这种型面复杂、不规则且型面呈曲面的材料, 专门研制了一种专用测量其厚度的检测装置——不规则材料测厚仪, 如图2所示。

仪器特点

(1) 测量精度高。

(2) 灵敏度高。

(3) 方便测量。

工作原理

该材料测厚装置的百分表用紧固螺钉3紧固在环行测厚仪支架5上, 同时该检测装置还配有与百分表测量头相对应的基准端2、紧固螺钉1等, 可以根据车轮产品厚度的不同而随时调节使用。

测量过程

(1) 校对零位

慢慢松动测厚装置上的百分表一侧的紧固螺钉3, 使测厚装置上的百分表上的测量表头与装置的基准端2慢慢接触, 然后调整测厚装置百分表至零位, 最后拧紧测厚装置百分表的紧固螺钉3。

(2) 进行测量

先提起测厚仪百分表的表杆, 将被侧工件置于基准端侧, 然后放下测厚仪百分表表杆, 使表杆端部与工件紧密接触, 待示值稳定。

(3) 正确读值

根据测厚仪百分表的摆动情况, 读出测厚仪百分表的摆动值, 百分表摆动值的大小即为该被测不规则材料的厚度值。

注意事项

在进行测量时, 必须要保证测厚仪的测量表杆与被测量工件垂直, 否则将会增大测量误差;在校对零位后, 一定要把测厚仪螺钉紧固好, 否则也会增大测量误差;一个工件最好测量三次, 取其平均值。

篇3：寻找最优热电材料

我们可以算一笔能源账：普通的计算机功率大概在200～300瓦之间，如果每天开机10个小时，就是2～3度电。如果有1亿台计算机，大概每天就要用掉2亿～3亿度电，由于废热浪费的电能大概占到20%，即4000万～6000万度的电能被白白浪费掉了。那么能否将这些废热利用起来，提高能源的利用效率呢？答案是：有！

在过去的几十年里，科学家一直致力于发展一种材料，这种材料可以将热能转化为电能，它被称为热电材料。这种材料的奇特性能来源于它可以将热量一份一份地打包给电能的携带者——电子或空穴载流子。在这种特殊材料中，电子或空穴载流子将热量从高温的一端携带到低温的一端，热量被传递的同时，电子或空穴的定向移动导致材料的两端产生了电压，这种电压就为人们提供了新的能源。

发现热电效应

1821年，德国物理学家塞贝克无意中发现，任何导体（金属）一端被加热，另一端未加热，产生热的梯度时都会产生电压，这种现象被称为塞贝克现象。物理学家利用这一效应来测量物体的温度，这种利用热电性能进行测温的器件被称为热电偶。一般来说热电偶产生的电压很小，目前在医疗上常用的红外线温度计中采用的是便是串联起来的热电偶。

1834年，法国物理学家铂尔帖发现了一个奇特的现象，将两种不同的金属构成闭合回路，在回路中接入直流电，两个接头之间有一定温差，这种效应被称为铂尔贴效应。这种效应是与塞贝克效应相反的，物理学家很快利用这种效应，制成了能够制冷的元器件，称为热电制冷器。

尽管人们很早就发现 了热电效应（塞贝克-铂尔贴效应），但真正对热电材料集中研究是20世纪中叶开始的。为了满足能源转化的需求，必须选择合适的热电材料来实现温差发电或电制冷效应。如同购买电脑时，人们考虑中央处理器（CPU）的频率，内存的大小，硬盘大小等各项指标；在选择热电材料的时候，物理学家给出了几个关键的指标，即材料的电导率、热功率、热导率以及工作温度4个参数，它们组合在一起，形成了一个叫做ZT值的参数。这样全世界的科学家都可以以此为标准评估自己做出来的热电材料。科学家们设置了分阶段的指标，ZT值小于1，大于1，大于2，大于20等。

寻找热电材料的途径一：合成

早期寻找热电材料的主要途径是比较原始的方法，即合成出成千上万种材料，逐个测量其热电性能，获取最佳的配方。

合金型热电材料

1952年，苏联著名物理学家阿布拉姆·约飞研究发现，材料的热导率与组成材料的原子体积有关系，体积越大，热导率越低。约飞建议将半导体材料的合金作为热电材料，可以提高热电效率。合金热电材料并非不锈钢这样传统的金属合金，之所以称为合金，是因为合金热电材料也是由两种不同物质混合而成，也采用传统金属合金的生产工艺；另外一个原因是，这类合金材料是将两种或多种单质元素进行混合，形成了类似混合溶液一样的固熔体。如果把一种物质的原子假设成水泥，另外一种物质的原子假设成沙子，这种合金化的工艺就类似于将水泥和沙子混合，形成混凝土。这种合金化热电材料合成方法工艺简单，热电性能也高，一直傲居传统热电材料的榜首。

复杂结构热电材料

自20世纪80年代起，随着电子显微镜、同步辐射等先进实验技术手段的发展，人们发现了一批特殊结构的热电材料。这些热电材料由于 ZT分值高，得到材料学家、物理学家的青睐。这类材料的发展起源于美国橡树林国家实验室的布莱恩·赛尔斯的设想：制造一种既像晶体一样具有良好导电性能、又像玻璃一样具有较差导热性能的热电材料。在这一思想的指引下，出现了多种具有复杂晶体结构的热电材料。

寻找热电材料的途径二： 改装

目前，还有更新的寻找热电材料的途径，主要是通过结合其他学科已有的方法，将原始的热电材料进行改装，从而获得超高性能的热电材料。

纳米化热电材料

20世纪90年代，纳米材料时代刚刚开启，科学家发现将热电材料制备成纳米颗粒、纳米线、纳米棒，或者做成千层饼一样的超晶格结构，可以将热电材料的ZT分值提高到2以上。美国科学家瓦尔和帕克通过分子束外延手段制备出多层膜结构的硅热电材料，其热导率可以大大降低。有人通过理论方法计算，估计其热电性能分值可以比未经改造的硅要高出70多倍。

除了二维的结构外，科学家还发现，合成出的纳米线、纳米空心管、纳米空心囊结构，也可以大大提高热电材料的ZT分值。比如，我国科学家早在2004年便利用水热合成方法，制备了碲化铋的纳米空心管，其性能可以提高20%之多。

美国哥伦比亚大学的研究人员则采用一种基于量子点的材料，可以只让电子通过而不让光子通过，确保热量不会被光子从热电材料的热端带到冷端，两边可以始终维持较大的电压差，大幅提高热电材料的分值。

复合模块型热电材料

2012年，美国西北大学的研究团队提出了一种层级复合型的热电材料。这种材料的基础是碲化铅，它本身就具有热电转换性质，研究人员又进行了一系列改造：先在其中加入钠原子，提高其导电性，然后加入碲化锶，降低其导热性，还在材料上开了许多缝隙，进一步降低导热性，而使电子仍能移动。这种复合型材料，具备了比纳米结构热电材料更高的ZT分值，达到2.2左右，可以将15%～20%的废热转化为电能。而这种方法很有可能成为主流的材料合成手段，引领热电材料合成新热潮。

目前，许多微米级电机系统也采用了热电材料制成的器件。市场上已经出现了微型温差电池驱动的助听器和手表，甚至还有可以植入人体内的微型热电器件，它可以作为电源用于植入人体内的心脏起搏器。在航空航天领域，美国“好奇”号火星车的动力有一部分就是热电器件提供的。而硅半导体探测器的冷却模块也采用了热电器件，从而降低对液氮的消耗。

篇4：压力容器材料厚度计算及设计

计算厚度属于最小的厚度, 应该厚度的稳定性、刚度、强度等需求互相满足, 通过分析相关规定得知, 因为结构方面的因素无法对压力容器内部结构进行检验的, 应该对使用压力容器过程中的检验需求、计算厚度等进行严格注明;如压力容器无法做耐压试验的, 呢应该将使用特殊需求、制作需求、计算厚度等进行注明。

如容器属于开孔补强计算类型的, 那么应该对补强的原因进行考虑, 则是确定封头、圆筒等仪器是否再补强操作中参与, 如果在补强操作中参与, 那么应该将补强金属对厚度的要求以及计算厚度相加进行整体补强操作。另外, 如果等过等面积补强法进行操作, 那么应该通过下述公式对厚度进行计算:

公式中:A1属于多余的面积, 其主要是壳体有效厚度将计算厚度相减后获得的数值, mm2;δ1主要是根据GB150-2011内的规定进行计算后获得的厚度, mm;δ2主要是根据相关文件规定进行厚度的计算, mm。

公式内其他符号与GB150-2011《压力容器》的要求互相符合。实际的设计工作中, 均要处于外压容器、开孔补强、卧式容器等基础下对厚度进行计算, 核算工作一般是通过有效厚度δe来实现的, 因此, 均是通过δe代表容器实际测量获得有效厚度。虽然获得数据对刚度、强度之间的最低值无法提供保障, 倘若无法实行深入核算的工作, 对结果进行确定, 那么外压容器、开孔补强、卧室容器等原件核算出的“计算厚度δ”通常属于容器核算“有效厚度δe”获得的结果。在设计部分压力容器时, 应该在设计的图样中将计算厚度进行标准, 设计图纸中所进行标注的计算厚度应该是在计算强度时, 取最小值的厚度。倘若对计算厚度的最小值进行确定, 那么计算卧式容器的厚度则是根据核对强度所对相关应力值进行计算, 使壳体厚度值与自应力限定值互相对应;计算开孔补强的厚度应该是在进行开孔操作时, 确保补强所需要的面积与壳体补强区域内所获得金属实际面积相等的厚度值。通过分析现今工程所需实际厚度的情况得知, 倘若计算方式持续以反腐迭代的方式进行, 则有着较大的损失。如果是从开孔补强、外压容器、卧式容器等方面出发, 则通过有效厚度做好强度核算的工作。因此, 一旦将计算厚度注明在设计图样中时, 则应该对有效厚度产生影响的原因进行分析。

2 设计的厚度

腐蚀裕量以及计算厚度进行相加获得的数值称为设计厚度, 同样能够以使用周期要求、刚度、强度等最小厚度的要求理解成设计的厚度, 主要是指制造容器在出厂之前, 实际测量的厚度在超过设计厚度的前提下, 与安全使用容器的需求互相满足。通常情况下, 腐蚀裕量的介质均是通过容器寿命以及腐蚀速率之间乘积得到的数值进行确定。

(1) 腐蚀裕量封头、容器筒体的需求。低合金钢制容器或者碳素钢容器中主要包含水或者水蒸气、压缩空气等方面的介质, 容器间的腐蚀裕量应该超过1mm, 石油化工企业所使用封头、壳体等设备除了要满足上述规定之外, 其金属腐蚀程度如表1所示, 对腐蚀裕量进行确定同时对照。

(2) 通常情况下, 可以根据筒体要求的腐蚀裕量对手孔、人孔等容器接管的腐蚀裕量进行确定。

(3) 倘若筒体以及容器内件有着相同的材料时, 容器内件所要求的腐蚀裕量应该参照表2进行确定。

(4) 如果筒体内侧位置的焊缝属于受力类型的, 那么其腐蚀裕量应该与筒体有着相同的数据。

(5) 在容器两侧的元件同时接触介质时, 应该通过两侧位置操作介质不同的情况, 对腐蚀裕量进行选择, 其腐蚀裕量的总额应该为叠加两者的数值。

(6) 通常情况下, 容器地脚螺栓根部直径应该设计为3mm的腐蚀裕量。

(7) 容器相关位置介质有着不相同的腐蚀速率是, 那么腐蚀裕量应该选择不相同的。

(8) 腐蚀裕量在碳钢裙座圆筒的容器中应该>2.0mm, 一旦容器内部、外部存在防火层或者保温介质时, 那么腐蚀裕量则不给与考虑。

(9) 管法兰以及压力容器法兰的内直径面位置应该将腐蚀裕量进行考虑。

(10) 平盖以及换热管管板进行开槽处理时, 应该将超过隔板槽底面容器的金属介质方程腐蚀裕量进行使用, 一旦槽体的深度<腐蚀裕量时, 则将两种介质的差值加上。

3 名义厚度

材料厚度与设计厚度相加后存在的负偏差, 往材料标准规格进行向上圆整后获得的厚度为名义厚度。

4 有效厚度

名义厚度与材料厚度、腐蚀裕量相减后获得的负偏差称为有效厚度。从性质角度出发, 对载荷进行承受的厚度同样可以理解为有效厚度;通过分析数值方面得知, 钢材圆整量以及计算厚度相加后获得数值为有效厚度, 具体详见图1。

研究表明, 钢材的厚度主要是冷卷筒节进行投料处理时测量钢材获得厚度, 实际测量钢板购买时, 无法减薄情况下获得厚度。通常情况下, 对厚度进行确定的流程图详见图2。

5 腐蚀余量中厚度最小值没有包含在内

容器在进行安装、运输、制造等操作时, 要想确保其刚度与厚度最小值互相符合, 则应该对低合金钢制仪器以及碳钢钢制容器进行规定, 确保其厚度要>3mm, 如容器属于高合金钢制材质的, 那么厚底应该>2mm。通常在容器的规则设计中, 仅是要求最小厚度与刚度互相符合, 而无法使最小厚度满足强度的需求。因此, 容器的设计标准过程中, 对最小厚度与刚度互相符合有所限制。

(1) 封头设计的最小厚度。封头设计在规则设计的基础上于设计图纸中对“形成封头确定的最小厚度”进行标准, 其能够促进封头标准有着较为明显的改变。所以, 如封头属于根据规则进行设计, 那么封头在成形后的实际测量的厚度应该大于钢板厚度与封头厚度相减得出的度偏差。之所以制定这样的要求, 主要是防止制造以及设计的工作中对厚度圆整量进行重复考虑后造成浪费财力的情况, 详见图1。通常情况下, 给制造成提供最小厚度时, 均是把材料腐蚀量以及计算厚度之间进行相加后得出的数值为最小厚度。制造部门以及设计部门长时间工作中继续对制造容器减薄量存在的疑问进行考虑。

(2) 换热器壳体设计的最小厚度。通常情况下, 主要是根据“中径公式”对换热器壳设计的厚度进行计算, 对该仪器最小厚度进行规定具体是使壳体自身的刚性得到增加, 使变形情况有所减小, 给安装管束以及钢板提供帮助。特别是壳体属于U形管式换热体以及浮头式类型时, 因为无法加强管板, 同时需要拆卸高管办, 因此最小厚度无法得到保障。同时, 于叠摞位置使用承受卧式换热器时, 设计管箱壳体壳程的压力与局部应力应该低于管程实际设计的压力, 对管板与管子连接接头存在的致密性进行施压检查工作时, 合理的将壳程实验压力有效提高有着较大的益处。

结语

生产者设计压力容器时, 要熟悉压力容器各种厚度的意义及作用, 合理处理各厚度的关系, 如此便能更熟练地确定各厚度的数据, 使压力容器的生产制造更加安全可靠, 并减少不必要的成本, 更好地投入使用, 为创造经济效益做出贡献。

参考文献

[1]陈辉, 毛峻.设计压力容器时其厚度的确定[J].新疆有色金属, 2009 (06) .