液化石油氣球罐應(yīng)用高效太陽(yáng)熱反射涂料取代淋水降溫的研究

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1、液化石油氣球罐應(yīng)用高效太陽(yáng)熱反射涂料取代淋水降溫的研究液化石油氣球罐應(yīng)用高效太陽(yáng)熱反射涂料取代淋水降溫的研究童仲軒中國(guó)石化九江分公司江西九江332004　　摘要：分析和研究了太陽(yáng)熱反射涂料的隔熱原理和液化石油氣球罐的傳熱特點(diǎn)，計(jì)算了球罐溫度和滲入罐內(nèi)熱量，介紹了實(shí)際應(yīng)用，表明其隔熱效果明顯好于"涼涼膠"，可取代淋水降溫。關(guān)健詞：太陽(yáng)輻射反射涂料隔熱液化石油氣球罐淋水安全1前言液化石油氣沸點(diǎn)很低，其飽和蒸氣壓隨溫度升高而急劇增加，其氣化后體積膨脹250－300倍。炎熱夏天午后，液化石油氣銀粉漆球罐表面溫度往往超過(guò)60℃，為了安全生產(chǎn)，很多

2、單位采取淋水降溫，不僅造成球罐銹跡斑班、加劇設(shè)備腐蝕，而且浪費(fèi)寶貴的水資源。利用涂料是減少儲(chǔ)罐受太陽(yáng)輻射熱的重要措施。九十年代初出現(xiàn)的"涼涼膠",可比傳統(tǒng)的銀粉漆降低球罐表面溫度10－15℃。為航天器進(jìn)入太空，宇航部門(mén)對(duì)太陽(yáng)輻射隔熱進(jìn)行了深入研究。九十年代末，"太空絕熱涂料"進(jìn)入我國(guó)，其隔熱原理有新概念，近幾年我國(guó)許多單位也開(kāi)發(fā)出了高效太陽(yáng)輻射隔熱涂料。九江分公司液化石油氣球罐2000年開(kāi)始應(yīng)用高效太陽(yáng)輻射隔熱涂料,迄今全面應(yīng)用，取消了噴淋水降溫，實(shí)踐表明其隔熱效果優(yōu)于"涼涼膠"。同時(shí)體會(huì)到應(yīng)用隔熱涂料時(shí)，應(yīng)與實(shí)際需要、應(yīng)用條件、傳熱特

3、點(diǎn)等結(jié)合起耒。因此深入分析高效太陽(yáng)輻射隔熱涂料的隔熱原理和液化石油氣球罐受太陽(yáng)輻射熱后的傳熱特點(diǎn),論證取代淋水降溫的可行性，提高應(yīng)用水平和效果，對(duì)節(jié)約資源、安全生產(chǎn)、設(shè)備防腐，對(duì)推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)輻射隔熱技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。2高效太陽(yáng)熱反射涂料的隔熱原理2.1儲(chǔ)罐表面的太陽(yáng)輻射熱傳熱過(guò)程圖1儲(chǔ)罐表面受太輻射的能量收支平衡關(guān)系現(xiàn)以無(wú)加熱、取熱設(shè)施的常溫儲(chǔ)罐(容器)表面為例進(jìn)行討論。太陽(yáng)輻射為電磁波,參見(jiàn)圖1，當(dāng)其入射到涂料層表面上時(shí)，一部分就被反射回大氣中，另一部分則進(jìn)入涂料層；進(jìn)入涂料層輻射能中的一部分就在涂料層內(nèi)被吸收，衰變?yōu)闊崮?，使?/p>

4、料層蓄熱增加、表面溫度t表上升。t表升高并超過(guò)環(huán)境溫度t環(huán)后，出現(xiàn)"日照超溫"Δt表超(=t表－t環(huán))，涂料層成為一個(gè)"沉積熱源"，產(chǎn)生"熱島"效應(yīng)，向大氣和罐壁雙向傳熱。向大氣散熱方式為對(duì)流和輻射傳熱。部分太陽(yáng)輻射能穿透涂層進(jìn)入罐壁就被吸收完，所產(chǎn)生的熱能和涂料層傳遞來(lái)的熱能使罐壁蓄熱增加、溫度升高，將熱能q滲傳給罐器內(nèi)介質(zhì)。隨t表升高，q散和q滲增加，當(dāng)(q散+q滲)=JA時(shí)，t表不再上升，達(dá)到平衡溫度，對(duì)圖1中界面1、2組成的系統(tǒng)，可寫(xiě)出:q滲=J(1－R)－q散=J(1－R)－(q對(duì)+q輻)＝JA－(q對(duì)+q輻)(1)(2)(3

5、)式(1)～(3)及圖1中：J-入射到罐外表面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，W/m2；R-罐外表面涂層對(duì)太陽(yáng)輻射能的反射率；A-罐外表面涂層對(duì)太陽(yáng)輻射能的吸收率，A=1-R；D-涂料層的太陽(yáng)輻射電磁波的穿透率；q滲-向罐內(nèi)部滲透的熱強(qiáng)度,W/m2；q散、q對(duì)、q輻-從罐外表面向大氣的散熱及其中的對(duì)流、輻射散熱強(qiáng)度,W/m2；t表、t環(huán)、Δt表超-外表面、環(huán)境溫度，表面"日照超溫",℃；α對(duì)、α輻-罐外表面的對(duì)流、輻射放熱系數(shù)，W/(m2?℃)。表1太陽(yáng)輻射能分布[1]區(qū)域波長(zhǎng)/μm輻射能，％紫外區(qū)<0.48.7可見(jiàn)光區(qū)0.4～0.7543紅外區(qū)0.7

6、5～100048.3近紅外區(qū)0.75～25遠(yuǎn)紅外區(qū)25～10002.2高效太陽(yáng)熱反射涂料的隔熱原理2.2.1涂層表面以很高的短波輻射反射能力大幅度減少表面吸收的輻射能從圖1及式(1)中可看出,涂層表面的R越高，則吸收的JA就越小。太陽(yáng)輻射主要波長(zhǎng)范圍為0.15～4μm,地面和大氣熱輻射（又稱(chēng)溫度輻射）主要波長(zhǎng)范圍為3-20μm［1］。因此一般把前者稱(chēng)為短波輻射，后者稱(chēng)為長(zhǎng)波輻射。表1為太陽(yáng)輻射的能量分布。高效太陽(yáng)輻射隔熱涂料對(duì)紅外線(xiàn)和可見(jiàn)光都有高的反射率，對(duì)太陽(yáng)輻射能的總反射率R可達(dá)0.8以上，是隔熱的最主要手段，因此也稱(chēng)為高效太陽(yáng)熱反

7、射涂料（以下簡(jiǎn)稱(chēng)高效隔熱涂料）。2.2.2涂層表面以高的長(zhǎng)波輻射能力增加表面的輻射散熱從圖1及式1中可看出,提高涂層表面的黑度值ε（即長(zhǎng)波輻射能力），可增加q輻，有利于降低t表。但由于表面還存在對(duì)流散熱（在太空無(wú)對(duì)流傳熱）及表面溫度不是很高（遠(yuǎn)低于太空中航天器的表面溫度），提高ε降低t表的作用相對(duì)較小。2.2.3涂料層形成高熱阻隔熱屏障減少向罐內(nèi)的傳熱量主要措施有：(1)減少涂料層蓄熱能力。使t表升溫快、溫度高，增加表面向大氣散熱的傳熱溫差。比重小、比熱小的涂料，其蓄熱能力小。(2)減少涂料層的太陽(yáng)輻射穿透率D。有利于降低罐壁溫度，可減

8、少q滲。折射率大的涂層材料，不僅對(duì)R大，且D小。同樣為白色顏料的折射率相差很大，若以金紅石型鈦白的折射率為100％，則立得粉、白土的折射率僅分別為67.4%、60.44%。(3)降低涂層的導(dǎo)熱系數(shù)。增大涂層