2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Доклад по утеплителю

Дужих Сергей Алексеевич

Физико-металлургический факультет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Специальность Тепловые электрические станции

Исследование и анализ перспектив использования видов высокотемпературной теплоизоляции для ТЭС

Научный руководитель: д.т.н., проф. Маркин Александр Дмитриевич

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Тепловая изоляция в современной промышленности играет важную роль. С ее помощью решают вопросы жизнеобеспечения, организации технологических процессов, экономии энергоресурсов. Теплоизоляционные конструкции являются неотъемлемой частью защитных элементов промышленного оборудования, трубопроводов, частей промышленных зданий. Благодаря изоляции значительно повышаются надежность, долговечность и эффективность эксплуатации зданий, сооружений и оборудования.

Тепловая изоляция выполняет следующие функции:

  • снижает тепловые потери в окружающую среду от объектов (здания, сооружения, оборудование, трубопроводы и др.);
  • обеспечивает нормальный технологический процесс в аппаратах;
  • поддерживает заданные температуры компонентов в технологических процессах;
  • создает нормальные температурные условия для обслуживающего персонала;
  • уменьшает температурные напряжения в металлических конструкциях, огнеупорной футеровке и т.д.;

Если изоляцию выполняют для предотвращения тепловых потерь от изолируемой поверхности в окружающую среду, она называется тепловой.

В связи с широким развитием в промышленности технологических процессов, протекающих в условиях высоких температур и давлений роль и значение тепловой изоляции непрерывно возрастают.

Теплоизоляционные работы являются завершающими в процессе возведения объектов, и поэтому от быстрого и качественного их выполнения зависят не только сроки сдачи этих объектов в эксплуатацию, но и качество выпускаемой продукции, экономические и технические характеристики объектов, комфортность на рабочих местах.

Как за рубежом, так и в нашей стране развитие производства теплоизоляционных работ идет по пути индустриализации с применением современных теплоизоляционных материалов и конструкций, высокомеханизированных инструментов и приспособлений, а также сборных средств подмащСергейия (лесов, подмостей). В практике теплоизоляционных работ все чаще используются конструкции полной заводской готовности, поставляемые с предприятий в виде готовых комплексных элементов, состоящих из теплоизоляционного и покровного слоев, оснащенных комплектом крепежных деталей. Производство теплоизоляционных работ при этом сводится к установке готовых элементов на изолируемую.

1. Актуальность вопроса о тепловой изоляции

Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования определяет техническую возможность и экономическую эффективность реализации большинства технологических процессов. Она широко применяется в энергетике, ЖКХ, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Проблема энергосбережения является актуальной, особенно в странах с умеренным и холодным климатом, так как значительная часть энергии расходуется на производство, передачу и сохранение тепла. Потери тепла при этом зависят в основном от теплопроводности материалов, которые использовались для теплоизоляции и теплоотвода. Использование соответственных материалов позволяет значительно сократить затраты энергии на производство, передачу и сохранение тепла, а также уменьшить загрязнение окружающей среды, что всегда имеет место при производстве тепловой энергии.

Материалы, применяемые для теплоизоляции характеризуются прежде всего свойствами теплопроводности. Чем меньше (больше) теплопроводность материала, тем лучше он сохраняет (проводит) тепло. Поэтому теплопроводность является их паспортной характеристикой, а необходимость в её измерении является актуальной.

Основным способом получения информации о теплофизических свойствах материалов так же остается эксперимент.

2. Свойства теплоизоляционных материалов и конструкций

Для того чтобы успешно решить задачу, поставленную при создании и возведении теплоизоляционной конструкции, необходимо, чтобы выбранные теплоизоляционные материалы отвечали определенным требованиям. Среди наиболее значимых требований — низкая и постоянная в течение всего времени эксплуатации теплопроводность, способность не разрушаться под воздействием атмосферных явлений и температуры изолируемого объекта, не вызывать коррозии и разрушения изолированного объекта, не препятствовать температурным деформациям изолированного объекта. Срок службы изоляции, как правило, не должен быть ниже срока службы изолированного объекта.

Суждение по этим и другим свойствам теплоизоляционных материалов можно вынести после рассмотрения совокупности свойств, определенных общепринятыми методами.

Выделяют такие свойства теплоизоляционных материалов:

  • Плотность;
  • Пористость;
  • Теплопроводность и теплоемкость;
  • Теплоустойчивость;
  • Влажность и водопоглощение;
  • Паропроницаемость, водонепроницаемость, водоустойчивость;
  • Химическая и биологическая стойкость;
  • Прочность, сжимаемость, упругость, гибкость и уплотнение;
  • Линейная температурная усадка, средний диаметр волокна и содержание органических веществ;
  • Огнестойкость;
  • Звукопоглощение и звукоизоляция;
  • Экологическая и технологическая безопасность теплоизоляционных материалов и конструкций.
Читать еще:  Жидкие утеплители для деревянных стен

3. Теплоизоляционные материалы

3.1 Минеральная вата и изделия из нее

Среди довольно широкой номенклатуры теплоизоляционных материалов первое место по объему производства в Украине и за рубежом занимают изделия на основе минерального волокна. Они негорючи, не подвержены воздействиям грызунов и микроорганизмов, морозостойки, для их производства не требуется дефицитное сырье.

Теплоизоляционные материалы на основе минерального волокна позволяют создать различные варианты легких конструкций.

Минеральная вата применяется для изготовления теплозвукоизоляционных изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и промышленности при температуре изолируемых поверхностей до + 600 °С.

Для производства минераловатных изделий применяют сравнительно небольшое количество исходных сырьевых материалов. Однако имеющиеся значительные технологические разработки позволяют получать теплоизоляционные изделия довольно широкой номенклатуры. Свойства изделий можно регулировать, изменяя технологию обработки, состав материала и характер пористости. Это позволяет выпускать разнообразные изделия с заранее заданными свойствами применительно к различным условиям эксплуатации.

3.2 Стеклянное волокно и изделия из него

Стеклянное волокно (стекловолокно) — разновидность минерального волокна. Оно является полуфабрикатом при производстве теплоизоляционных и акустических изделий. Сырьем для изготовления стекловолокна служит шихта, состоящая из кварцевого песка, известняка (доломита) и соды (сульфата натрия), смешанных в определенной пропорции. Шихта расплавляется в стекловаренной ванной печи и затем перерабатывается в стекловолокно.

В зависимости от среднего диаметра различают стекловолокно: ультратонкое (УТВ) диаметром менее 1 мкм, супертонкое (СТВ) — 1—3 мкм, тонкое — 4—12 мкм, утолщенное —12—25 мкм и толстое — более 25 мкм.

По длине волокно подразделяется на непрерывное (длиной 3 м и более) и штапельное (длиной 30—50 мм).

Непрерывное стекловолокно получают методом вытягСергейия через фильеры. Для этого шихту расплавляют в ванной печи. Расплавленная стекломасса поступает в питатель, в дно которого вмонтирована платинородиевая пластинка (фильерный питатель) с отверстиями диаметром 1—2 мм. Через эти отверстия стекломасса вытекает струйками, которые наматываются на вращающийся с большой частотой барабан. При этом струйки вытягиваются в волокна и остывают. Таким способом изготовляют стекловолокно диаметром от 4 до 25 мкм.

После вытягСергейия стеклянные волокна пропускают через замасливающее устройство, где они смачиваются быстрозастывающими эмульсиями, изготовленными на основе парафина, или водным раствором клеящих веществ (крахмала, декстрина, желатина) с пластификаторами. Замасливатели применяют для обеспылСергейия стекловолокна и придания ему гибкости при дальнейшей переработке.

Из непрерывного стекловолокна изготовляют теплоизоляционные маты, полосы.

3.3 Диатомит, трепел и изделия из них

Диатомиты и трепелы — пористые осадочные породы, состоящие в основном из аморфного кремнезема SiO2 (в диатомитах 90—95% SiO2, трепелы содержат больше примесей). Химический состав диатомитов и трепелов почти одинаков, однако микроструктура разная. Это объясняется различием в геологическом возрасте отложений. Диатомиты относятся к более поздним, а трепелы — к более ранним отложениям. Диатомиты состоят из обломков панцирей диатомовых рачков, почти полностью сохранивших свою структуру. Трепелы — более плотная порода, в которой исходное вещество целиком утратило свою первоначальную форму. Диатомиты более пористые, чем трепелы. В зависимости от количества органических примесей и наличия оксидов железа цвет диатомита и трепела меняется от белого до светло-желтого.

Высокая пористость и низкая средняя плотность (пористость диатомита в куске 85%, пористость трепелов ниже) определила использование трепелов и диатомитов для тепловой изоляции. Пластичность диатомитов и трепелов зависит от содержания в них глинистых примесей. Диатомиты (трепелы) добывают в карьерах открытым способом.

Средняя плотность диатомита в зависимости от месторождения колеблется от 380 до 1000 кг/м 3 .

Диатомит комовый, предназначенный для изготовления теплоизоляционных материалов (ТУ 5761-001-25310144—93), должен иметь среднюю плотность не более 800 кг/м 3 и влажность не более 50%, теплопроводность при средней температуре 323 К — 0,181 Вт/(м • К), при 573 К — 0,195 Вт/(м • К), температуростойкость 900 °С.

Диатомитовая обожженная крошка (ТУ 36-888—83) — материал различного зернового состава, получаемый путем обжига, дробления и сортирования исходного сырья. Крошку выпускают средней плотностью 350 кг/м 3 и применяют в качестве легковесной жаростойкой добавки при изготовлении жаростойких легких бетонов, в виде засыпки для тепловой изоляции горячих поверхностей промышленных печей и технологического оборудования при температуре изолируемых поверхностей до 900 °С. Теплопроводность крошки при средней температуре слоя 298 К не более 0,1 Вт/(м • К), при температуре 573 К—0,16 Вт/(м • К). В основном из диатомита (трепела) изготовляют диатомитовые и пенодиатомитовые теплоизоляционные изделия; кроме того, их применяют как составную часть при изготовлении жестких теплоизоляционных изделий (известково-кремнеземистых, вулканитовых, перлитодиатомитовых) или теплоизоляционных порошков для мастичной изоляции, а также огнестойких штукатурок и жаростойких бетонов.

Читать еще:  Жидкий керамический утеплитель

Диатомитовые и пенодиатомитовые изделия (ГОСТ 2694—78) различаются способом образования в них пористости. В диатомитовых изделиях пористость получают способом выгорающих добавок (древесных опилок), в пенодиатомитовых — способом ценообразования. Способом ценообразования получают изделия с меньшими значениями средней плотности и теплопроводности.

Пенодиатомитовые и диатомитовые изделия применяют для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов, а также печей при температуре изолируемой поверхности до 900 °С.

3.4 Известково-кремнеземистые изделия

Известково-кремнеземистые изделия (ГОСТ 24748—81) изготовляют из тонкоизмельченной смеси извести, кремнеземистого материала (трепел, диатомит, кварцевый песок) с содержанием диоксида кремния Si02 не менее 75% и асбеста 5-й или 6-й группы полужесткой структуры путем тепловлажностной обработки в автоклаве.

По средней плотности известково-кремнеземистые изделия разделяют на марки 200 (высшая категория качества) и 225 (первая категория качества). Изделия выпускают в виде плит прямоугольного (ППС) и трапецеидального (ПТС) сечений, полуцилиндров (Ц) и сегментов (С).

Размеры плит (мм): ППС—длина 1000, ширина 500; ПТС— длина 1025, ширина 525 (по нижнему основанию); длина 1000; ширина 500 (по верхнему основанию). Толщина обоих видов плит 75 и 100 мм. Физико-механические свойства изделий приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 – Показатели физико-механических свойств известково-кремнеземистых изделий в зависимости от марки

Теплоизоляция

Введение

Теплоизоляция — это элементы конструкции, уменьшающие передачу тепла. Также термин может означать материалы для выполнения таких элементов или комплекс мероприятий по их устройству.

1. Основные типы теплоизоляции

Теплоизоляцию можно разделить по следующим типам, соответствующим разным способам теплопередачи:

  • отражающая (лучистая), которая предотвращает потери за счёт инфракрасного «теплового» излучения
  • предотвращающая потери за счёт водопоглощения, теплопроводности, паропроницаемости, то есть за счет кондуктивного и конвективного теплообмена (сочетания передачи тепла через сам материал и воздух или газ, находящийся в нем)

На практике теплоизоляционные материалы принято делить на три вида (по виду основного исходного сырья):

  1. Органические — получаемые с использованием экологически чистых и только природных, то есть органических материалов. К примеру можно отнести неавтоклавный пенобетон, который известен низкой стоимостью удобен широтой применения, от монолитной заливки, до реконструкции износившейся теплоизоляции труб, не прибегая к демонтажу. Главная особенность данного типа изоляции позволяет использовать АПБ изоляцию на паропроводах и др. теплозависимых участках, при температуре до +600 °C, но только для наружных сетей трубопровода, либо в не несущих конструкциях, при монолитной заливке. Показатели теплопроводимости пенобетона, изготовленного на цементе, марки М500Д0, песка 5-ой фракции, пенообразователя Foamin C и воды, плотностью 150 кгм3, в сравнении с [пенополиуретаном]] ([ППУ изоляцией]), указаны в таблице №1:

Теплопотери теплоизолированных труб, Кал/час на 1 п.м.

Так же в качестве органических изолирующих материалов используют переработанную неделовую древесину и отходы деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственные отходы (соломит, камышит и др.), торф (торфоплиты) и т. д. Эти теплоизоляционные материалы, как правило, отличаются низкой водо-, био- стойкостью, а так же подвержены разложению и используются в строительстве реже. Такие теплоизоляционные материалы изготавлвают с объёмной массой от 10 до 100 кг/м3. Главная особенность древесных материалов — низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не свыше 90 °C, а также при дополнительной конструктивной защите негорючими материалами (штукатурные фасады, трехслойные панели, стены с облицовкой, облицовки с ГКЛ и т. п.)

  1. Неорганические — [минеральная вата] и изделия из неё (например, минераловатные плиты), лёгкие и ячеистые бетоны (газобетон и газоселикат), пеностекло, напыление пенополиуретана Пеноглас, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита, вермикулита, пенопласты, поропласты, сотопласты и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических шлаков в стекловидное волокно. Объёмная масса изделий из минеральной ваты 35—350 кг/м3. Характерная особенность — низкие прочностные характеристики и повышенное водопоглощение, поэтому применение данных материалов ограничено и требует специальных методик инсталляции. При производстве современных теплоизоляционных минераловатных изделий производится гидрофобизация волокна, что позволяет снизить водопоглощение в процессе транспортировки и монтажа ТИМ.
  2. Смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).
Читать еще:  Для утепления стен

Основные виды применяемой теплоизоляции: — неавтоклавный пенобетон (плотностью до 250 кг/м3) — минераловатные изделия в виде матов, плит, скорлуп, цилиндров и т. п. (каменная и стеклянная вата) — пенополистирол (вспененный и экструдированный) — пенополиуретан — вспененный каучук и полиэтилен

2. Применение теплоизоляции

Теплоизоляция применяется для уменьшения теплопередачи всюду, где необходимо поддерживать заданную температуру, например:

  • В строительстве теплоизоляция применяется для наружных стен зданий, кровель, полов и т. д. Благодаря этому снижается расход энергии на отопление и кондиционирование.
  • В производстве одежды и обуви. Благодаря теплоизолирующим свойствам одежды человек может без активного движения долгое время пребывать на открытом воздухе в сильный холод или в холодной воде.
  • В корпусах или ограждающих конструкциях холодильного оборудования, печей. Благодаря теплоизоляции возможно значительно снизить затраты энергии на поддержание требуемой температуры внутри.
  • Трубопроводы теплотрасс окружают теплоизоляцией для уменьшения охлаждения или нагрева передаваемого теплоносителя. Защищают от коррозии. Теплоизоляция обладает пароизолирующими (не всегда) и шумозащитными свойствами.
  • Изоляция емкостей, резервуаров, бойлеров.
  • Изоляция трубопроводной арматуры, где применяются съёмные теплоизоляционные конструкции.
  • В автомобилестроении для шумоизоляция подкапотного пространства автомобилей, уменьшает шум внутри салона.

3. Теплоизоляция стен

Теплоизоляция наружных стен выполняется в основном тремя способами: 1) Навесной вентилируемый фасад с применением теплоизоляции (каменная или стеклянная вата) 2) Тонкослойная штукатурка фасадов по теплоизоляционному материалу (пенополистирол или минеральная вата) 3) Трехслойная конструкция стен (трехслойная, слоистая или колодцевая кладка, сэндвич-панели клееные или сборные, трехслойные ж/б стеновые панели).

С точки зрения теплофизики наиболее эффективно применять теплоизоляцию снаружи, так как в этом случае несущая конструкция стены находится всегда в зоне положительных температур и оптимальной влажности. Возможно применение теплоизоляции изнутри здания, но при этом варианте необходимо проводить расчет по влажностному режиму на необходимость слоя пароизоляции и только в исключительных случаях, когда невозможно изменить фасад здания по тем или иным соображениям (здание имеет высокую архитектурную и художественную ценность и т. д.).

Для теплоизоляции стен традиционно применяют следующие виды теплоизоляционных материалов пенополистирол, минеральной ваты или стекловаты (стекловолокна). Более современные утеплители изготавливаются из полиэфирного волокна с пониженной горючестью, среднее значение коэффициента теплопроводности которого составляет приблизительно 0,02 Вт/(м•K).

Утепление деревянного дома имеет несколько значительных особенностей, а именно теплоизоляция стыков несущих элементов (брус, сруб и т. д.). Традиционно для этой цели использовались такие естественные материалы как пакля и мох. В современном мире им на смену пришел столь же натуральный и экологичный, но более практичный утеплитель деревянного дома — им стал лен или джут.

4. Материалы для изготовления теплоизоляции

Для изготовления теплоизоляции, препятствующей теплопроводности, используют материалы, имеющие очень низкий коэффициент теплопроводности, — теплоизоляторы. В случаях, когда теплоизоляция применяется для удержания тепла внутри изолируемого объекта, такие материалы могут называться утеплителями. Теплоизоляторы отличаются неоднородной структурой и высокой пористостью.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector