设计温度

设计温度为压力容器设计载荷条件之一，它是指容器在正常情况下，设定元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。

设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。标志在产品铭牌上的设计温度应是壳体金属设计温度的最高值或最低值。

设计温度释义

设计温度为压力容器设计载荷条件之一，设计温度虽不直接反映在计算公式中，但它是设计中选择材料和确定许用应力时下可缺少的一个基本参数。容器的壁温可由实测类设备获得，或由传热过程计算确定。

设计温度确定方法

1.当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度；当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最低温度。元件的金属温度可用传热计算求得，或在已使用的同类容器上测定，或按内部介质温度测定。

2.当金属温度不可能通过传热计算或者测定方法确定时，采用以下方法：

a.容器内壁与介质直接接触且有保温或者保冷设施时，设计温度可按下表确定。

最高或最低工作温度 tw	设计温度 t
tw≤-20	tw-10
-20	tw-5（最低-20）
15	tw+20
tw>350	tw+(5~15)

注：当工作温度位于0℃以下时考虑最低工作温度，位于0℃以上时考虑最高工作温度。

b.容器内介质被热载体或冷载体间接加热或冷却时，设计温度按下表确定。

传热方式	设计温度 t
外加热	热载体的最高工作温度
外冷却	冷载体的最低工作温度
内加热	被加热介质的最高工作温度
内冷却	被冷却介质的最低工作温度

c.容器内介质用蒸汽加热或被内置加热元件间接加热时，其设计温度取被加热介质的最高工作温度。

d.对液化气用压力容器，当设计压力确定后，其设计温度就是与其对应的饱和蒸汽压的温度。

e.安装在室外无保温设施的容器，最低设计温度（0℃以下）受地方历年月平均最低气温的控制时，对于盛装压缩气体的储罐，最低设计温度取月平均最低气温减3℃；对于盛装液体体积占容器容积的1/4以上的储罐，最低设计温度取月平均最低温度。

设计温度沥青路面设计温度及预估模型研究

沥青混合料是一种典型的温度敏感性材料，其力学特性和路用性能随温度的变化差异很大。路面温度沿沥青层深度方向的不均匀分布，给路面结构分析带来了很大困难。疲劳开裂作为沥青路面结构最常见的损坏形式之一，其产生机理和发展过程都与路面温度场的分布状况密切相关，现行的《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)以“沥青混合料劈裂试验”(T0716-1993)测定的破坏劲度模量作为评价沥青混合料低温疲劳的设计参数，该方法以15℃作为试验温度，众所周知，沥青路面温度时刻发生着变化，采用某一固定的温度作为预估沥青路面疲劳寿命的依据，显然与实际相差较大，无法正确评价路面结构的抗疲劳性能。

由于荷载反复作用引起的疲劳开裂一般开始于沥青路面结构底部并由此向上发展，国内相关研究通常采用沥青面层底部以上一定厚度的路面平均温度作为路面代表温度以计算疲劳等效温度，或直接取沥青层底温度计算疲劳当量温度，用以评价路面结构的抗疲劳性能，但上述方法缺乏根据来源，不能真实地反映路面结构实际工作状况，因此，研究基于沥青路面疲劳损伤特性，确定反映沥青路面结构抗疲劳性能的路面设计温度，并根据实测的路面温度和气象站观测数据，建立沥青层中间深度处路面温度预估模型，为沥青层底应变响应分析、路面结构疲劳损伤研究提供基础依据。

设计温度温度代表值的选择

沥青路面结构应变响应值的大小与温度密切相关，但是在路面结构的不同深度处，温度的波动是不一样的，距离路表面越深温度的波动越小。选择一个有代表性的路面结构温度对分析和比较路面结构的应变大小很重要，路面温度代表值和应变值应有较好的相关性。对三联轴轴载为540 kN时不同结构的纵向应变最大值与路面不同深度处温度值的相关性进行比较。图1为结构S1不同深度处路面温度与最大纵向应变的相关关系。回归分析的结果如表1所示。回归分析表明，处于沥青层中间位置的路面温度T₂与最大应变的相关性最高。因此，采用沥青层中间温度作为路面结构响应分析的设计温度值。

设计温度沥青层中间温度分布研究

根据2008年6月25日实测的每小时沥青路面温度和气象数据，给出沥青路面温度场和气温的日小时变化关系曲线，如图2所示。由图2可以看出，沥青层中间处温度表现出与气温相似的变化趋势，由于热量沿路面深度方向的传导需要一定时间，随着深度的增加，影响程度逐渐减弱，日变化差异越来越小，滞后程度逐渐增强，不同深度及不同结构层之间的路面温度分布曲线存在相位差，相对于气温而言，路表温度分布曲线的相位差约为1 h，沥青层底部(如26 cm深处)的相位差约为3～5 h，沥青层中间深度处路面温度滞后2～4 h。

设计温度沥青层中间温度预估模型

根据试验段2008年2月-2009年2月整年8760 h沥青层中间深度温度观测数据和气象数据，对沥青层中间温度和气温进行回归分析。结果表明，沥青层中间深度处温度与气温满足较好的线性关系，相关系数R为0.902，如图3所示，如用二次多项式进行回归，相关系数R为0.8964。上述分析表明，沥青层中间深度处温度与气温的一次方的相关系数最高，相关性最强，两者呈线性关系。

由于路表温度的周期性变化和路面结构内部的热量交换，路面温度场沿深度方向的分布十分复杂。路面温度场在1 d中不同时刻的典型分布如图4所示，图4中散点表示不同时刻路面温度沿深度的分布。分别使用路面深度(H)的1次、2次和3次多项式对路面温度沿深度方向的分布进行了拟合，结果如图4中的实线所示。显然，路面深度(H)的3次多项式对路面温度场的模拟最为准确。随着路面深度的增加，气温对路面温度的影响程度逐渐减弱。

设计温度研究结论

(1)以沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳开裂的指标，实测了不同温度条件下试验路结构沥青层底的最大拉应变，沥青层底应变受温度的影响，随路面温度的升高而增大。沥青层底拉应变表现出很强的温度敏感性，温度越高，沥青层底拉应变增长越快。

(2)沥青路面中间层的温度与沥青层底拉应变响应相关性最大，因此以沥青层中间温度作为沥青路面结构疲劳损伤的设计温度。

(3)根据实测路面温度场和当地气象站数据，进行了影响因素的相关性分析，建立了沥青层中间深度处路面温度预估模型。

(4)由于收集的温度数据受地域性限制以及统计分析方法本身的样本偏差等问题，上述预估方程在其他地区应用时，须根据当地的实际观测数据对方程进行标定或修正。