Главная / Полезные статьи / Разное
В данном разделе:
Насосы и насосное оборудование Трубы ПНД | Фитинги для труб ПНД Разное |
Расчет теплоизоляции КЕРАМОИЗОЛА
Теплообмен – передача тепловой энергии материального вещества (тела), обладающего более высокой температурой по отношению телу, имеющему более низкую температуру. Теплопередача - теплообмен, происходящий между жидкостями или газами, разделёнными твёрдой стенкой. Различают три вида теплообмена: конвекцию, тепловое излучение, теплопроводность. Теплопроводность – это способность материала пропускать через себя тепло. Различия в теплопроводности материалов легко представить на примере. Погрузив одинаковые по размеру стержни из стекла, металла и из дерева одним концом в кипящую воду, можно увидеть, что по истечении некоторого времени другой конец металлического стержня практически невозможно взять руками, стеклянного - нагреется в меньшей степени, а противоположный конец деревянного стержня почти не нагреется. Следовательно, материал с более низкой теплопроводностью дольше «сопротивляется» нагреванию. Конвекция – процесс передачи тепла жидкостью или газом. Конвекции сопутствует теплопроводность. Совместная передача тепла конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом. Тепловое излучение – это теплообмен между телами путем излучения тепловой энергии одного тела (например, солнца) и поглощения этой энергии другим (землей). Солнце нагревает землю, проходя через воздух, но при этом воздух нагревается значительно меньше, чем земля. Для теплоизоляции необходимо использовать материалы с наиболее низкой теплопроводностью и с наиболее высокой способностью отражать тепловое излучение. Таким требованиям отвечает Керамоизол – полимерная, достаточно эластичная матрица, в ячейках которой находятся микроскопические полые стеклянные (керамические) шарики диаметром до 50 мкм. После высыхания (полимеризации) матрица, оставаясь эластичной, обеспечивает оптимальную (наиболее плотную) укладку шариков. Пористая структура матрицы (шарики создают многослойную систему на микронном уровне - многослойный микротермос) обеспечивает низкую теплопроводность и высокую отражающую способность по отношению к лучистой энергии. Все это приводит к хорошим теплоизолирующим свойствам жидкого полимерного материала (внешне мало отличимого от краски на акриловой или водной основе) . Керамоизол с большим успехом может использоваться в качестве теплоизоляции в строительстве, машиностроении и др. отраслях промышленности. Из-за своей очень низкой теплопроводности (при тонком, лакокрасочном, слое) увеличивается термическое сопротивление конструкций. Высокая способность отражать лучистую энергию обеспечивает перераспределение тепла внутри помещения, предотвращая охлаждение снаружи. Учитывая возможность покрытия (окраски) любой геометрической поверхности, получаем высокоэффетивный теплоизоляционный материал. При оценке возможнотей по использованию керамоизола для изоляции трубопроводов необходимо учитывать следующие особенности. Практически применяются две основные методики расчёта теплоизоляции трубопроводов: по температуре на поверхности изоляции и по тепловым потерям. СНиП 2.04.14-88 нормирует тепловые потери по температуре теплоносителя, условиям эксплуатации и размерам трубопровода. Тепловые потери изолированного трубопровода в 8 - 12 раз ниже потерь неизолированного. При оценке использования керамоизола по параметрам предотвращения тепловых потерь все показатели отвечают требованиям СНиП. Низкая теплопроводность материала предотвращает потери тепла, а отражение излучения предотвращает выход тепла в виде лучистой энергии. Тепло «запирается» внутри трубопровода и тепловые потери не превышают норм. В случае с нормированием температуры на поверхности изоляции (методика другая, но показатели также задаются СНиП 2.04.14 -88) ситуация неоднозначная. Какой бы ни была теплопроводность керамоизола, она величина постоянная. Со временем тонкий слой изоляционного материала прогревается и температура на поверхности становится выше нормы. Увеличивать толщину слоя бессмысленно. Изменение толщины слоя от 0.5 мм до 3.5 мм пропорционально повышает теплоизолирующие свойства керамоизола, но при дальнейшем увеличении толщины слоя прирост становится незначительным. Проведем опыт. Покроем половину боковой поверхности металлической банки с водой керамоизолом толщиной 1 мм, а половину оставим незащищенной. Подождем пока температура воды, незащищённой и изолированной поверхностей были равны температуре окружающей среды, т. е. уравновесим систему. Поместив источник тепла внутрь системы (кипятильник), будем измерять температуру воды, температуры изолированной и незащищённой поверхностей. Незащищённая поверхность будет нагреваться одновременно с водой. Изолированная поверхность будет прогреваться значительно медленнее. После того как закипит вода и пройдёт некоторое время система вновь стабилизируется. Температура незащищённой поверхности уравняется с температурой воды. Поверхность изолированная керамизолом будет менее нагретой, но все-таки существенно выше температуры окружающей среды (при температуре воды 100°С и температуре окружающей среды 25°С - температура изолированной поверхности 55-57°С). В процессе измерения температуры на поверхности изоляции приборами бесконтактного контроля (интроскопы, тепловизоры и др.) возникают проблемы. Приборы измеряют интенсивность теплового излучения с длинй волны 45-57 мкм. Шарики диаметром около 50 мкм, - соизмеримы с длиной волны излучения. Действуют законы волновой физики (рефракция, дифракция). Погрешность приборов непредсказуема. Показания просто некорректны. Интроскоп может фиксировать на поверхности изоляции 120°С, при этом температура изолированной поверхности, позволяет удерживать на ней ничем не защищенную руку. Методики оценки для изоляций такого типа требуют доработки. Проблема актуальна и для материалов Thermal-Coat и Thermo-Shield. Использовать керамоизол для изоляции трубопроводов можно. Тепловые потери он предотвращает. Корректно подобную изоляцию рекомендовать там, где температура на поверхности не нормируется, а поскольку керамоизол может дополнительно выполнять роль гидроизоляции, его целесообразно использовать в условиях подземной прокладки труб. Его можно наносить на любые геометрические поверхности. При стандартных видах изоляции трубопроводов остаются неизолированными задвижки, вентили, клапаны, тройники и отводы в труднодоступных местах. Суммарная площадь их довольно велика. В таких случаях керамоизол просто незаменим. Не зависимо от того, что температура на поверхности изоляции будет выше нормы, теплопотери сократятся. Сравнение КЕРАМОИЗОЛа с другими видами теплоизоляции, такими как минеральная вата, пенопласт и т.п. не совсем корректно. Такая теплоизоляция ограничивает конвективный теплообмен (к объекту изоляции плотно не прилегает, лучистую энергию поглощает, а не отражает). Толщина изоляции указанных материалов измеряется сантиметрами, что в десятки раз выше. При прочих равных условиях, по эффективности теплосбережения слой керамоизола толщиной 1 мм эквивалентен 6 см минеральной ваты. Простота же нанесения (окраски труб) , не сравнима с трудозатратами на монтаж обычной теплоизоляции.