管道中的波紋管補償器分為熱壁設計或冷壁設計,熱壁設計指的是波紋管不經過隔熱,與介質直接接觸的情形;冷壁設計指波紋管通過隔熱層降溫,使其實際工作溫度比介質溫度低的設計方法。波紋管補償器使用熱壁設計,若此時波紋管溫度_出了材料的允許工作溫度上限,_需要通過隔熱設計來降低波紋管的實際工作溫度。
對于復雜隔熱保溫結構的冷壁膨脹節,進行波紋管補償器的簡化傳熱計算容易出現計算溫度偏低,隔熱層厚度選取的偏高,造成波紋管補償器在實際運行中波紋管溫度低于介質露點的情形。此時波紋管容易產生露點腐蝕,并導致金屬補償器失效,發生介質泄露,對設備及管道的運行造成重大影響。
為了更加準確的預測波紋管補償器在工況條件下的溫度分布
根據材料的熱物理性質手冊,隔熱保溫材料的導熱系數是溫度的函數,并且求解腔體的當量導熱系數時也需要知道界面溫度。
波紋管補償器在工作狀態下,介質流入和流出的熱量之差等于金屬補償器散出的熱量。流體介質作為熱源,與補償器進行強迫對流換熱,波紋管補償器與周圍空氣形成了對流換熱和輻射換熱。
波紋管補償器各部件傳熱遵循傅立葉導熱定律,補償器的熱量主要來自工作介質,因此波紋管補償器溫度場分析屬于無內熱源的溫度熱分析。