Aerogeelieristysmateriaalien sovellukset putkistoteollisuudessa

Putkieristyksen nykytila:

Nykyisissä teollisuuslämpökaapeleissa lämpötilat vaihtelevat 50 ja 600 asteen välillä. Näiden putkistojen eristysprojekteissa käytetään laajalti piidioksidi-alumiinioksidi-magnesiumoksidimateriaaleja ja lasikuitumateriaaleja. Noin 30 vuotta sitten kivivillaa ja mineraalivillaa käytettiin lähes yksinomaan eristysprojekteissa. Nykyään kivivillaeriste on suurelta osin poistettu käytöstä teollisuuden eristysprojekteissa, vaikka niiden rakenne ja vedeneristysominaisuudet ovat samankaltaisia. Tärkein syy eliminointiin on lämmönjohtavuuden ero. Tässä ovat eri materiaalien lämmönjohtavuuskertoimet eri lämpötiloissa.

Nykyiset ongelmat putkistojen eristysprojekteissa:

Kohtuuton eristysrakenne, epästandardi eristyksen paksuus ja riittämätön eristystyö.
Alttius muodonmuutokselle, painumille, huonolle lämmönkestävyydelle ja korkeille vaurioille, mikä johtaa heikkoihin pitkäaikaisiin eristysominaisuuksiin, jotka eivät täytä prosessivaatimuksia.
Tehoton eristys, jonka tehokkuuden heikkeneminen on huomattavaa, mikä johtaa eristysprojektien ylläpitokustannusten nousuun ja laitteiden käyttökustannusten nousuun.
Käyttöikä on rajallinen, vain 3–5 vuotta, ja ne on vaihdettava kokonaan käyttöiän lopussa.
Epätäydellinen tiivistys, altis veden imeytymiselle ja putkiston korroosiolle.
Yli 100 asteen lämpötiloissa putkien eristyskerroksen paksuuden on oltava vähintään >200 mm, mikä johtaa suuriin lämpöhäviöihin putkiston suuren lämpötehotiheyden vuoksi.

Aerogeelimateriaalien edut:

Lämmöneristyskyky on 2–5 kertaa suurempi kuin perinteisillä eristemateriaaleilla, ja sillä on merkittäviä etuja korkeissa lämpötiloissa sekä pidempi käyttöikä.
Materiaali on hydrofobinen, estää tehokkaasti kosteuden tunkeutumisen putkistoon ja laitteisiin, ja sen paloluokka on A1.
Kevyt, helppo leikata, ommella ja mukauttaa erilaisiin putki- ja laiteeristeiden muotoihin, mikä vähentää asennusaikaa ja -työtä.
Pienempi tilavuus ja paino vähentävät merkittävästi eristysmateriaalien kuljetuskustannuksia.
Tarjoaa äänenvaimennus-, melunvaimennus- ja tärinänvaimennustoimintoja samalla eristäen laitteita, parantaen ympäristön laatua ja suojaten laitteita.
Saman lämmöneristysvaikutuksen saavuttamiseksi kuin perinteisillä materiaaleilla tarvitaan vain puolet tai viidesosa paksuudesta, mikä minimoi lämpöhäviön ja parantaa tilankäyttöä.

Lämmönjohtavuus mw/m·k	25 ℃.	100 ℃.	200℃	400 ℃.
Aerogeelihuopa	18	21	25	34
Keraaminen kuitupeitto	37	55	72	110
Lasikuitu	42	50	70
Kivivillaa	55	70	92	140
vaahto	36

Aerogeelikomposiittieristeen ja muiden eristemateriaalien suorituskyvyn vertailu:

	Eristävä peitto, joka on valmistettu aerogeelikomposiittimateriaalista	Keraaminen kuitu	Kivivillaa
Lämmönjohtavuus (huoneenlämmössä)	18	36	55
Lämmönjohtavuus 350 ℃:ssa	30	110	130
Eristyksen paksuus 350 ℃:ssa	30 mm	100 mm	110 mm
Irtotiheys, kg/m3	200	128	110
Vedenpitävyys	Hydrofobisuusaste ≥ 99%, ei erityisiä tiivistystoimenpiteitä vaadita	Epätäydellinen tiivistys, altis veden imeytymiselle, kosteuden imeytymiselle ja putkien korroosiolle. Suojalevyn pinta on suihkutettava metallitiivisteellä tiivistystä varten
T-kappaleiden ja venttiilien eristys	Irrotettava eristysholkki, jolla on hyvä eristysvaikutus ja kätevä käyttö.	Täyttömenetelmällä tai eristyslaatikolla on huono eristysvaikutus.
elämää	20 vuotta	3–5 vuotta	3–5 vuotta
Käyttöprosessi	Hyvä yleinen eheys, hyvä maanjäristys- ja vetolujuus, eikä hiukkasten kertymistä, painumista tai muita ilmiöitä käytön aikana.	Materiaalirakenne on löysä, ja tekijät, kuten omapaino, laitteiden tärinä ja veden pääsy sisään, voivat helposti johtaa materiaalin heikkenemiseen ja painumiseen, mikä johtaa eristyskyvyn merkittävään heikkenemiseen ja vakavaan liialliseen lämpöhäviöön.
Käytä vertailua	Pienemmän paksuuden käyttö voi pienentää putkilinjan eristyspaksuutta, pienentää höyryputkien välistä etäisyyttä ja pienentää tehdasrakennuksen pinta-alaa.	Eristekerros on paksu ja päällekkäiskohdissa on pieniä rakoja. Suurempi laajenemis- ja supistumiskerroin voi helposti tehdä raoista kylmäsiltoja, jotka ovat selvempiä iskujen jälkeen.

Aerogeelikomposiittieristeen ja perinteisten eristemateriaalien vertailu:

	Eristävä peitto, joka on valmistettu aerogeelikomposiittimateriaalista	Komposiittisilikaattihuopa
Odotettu pintalämpötila (℃)	35	35
Eristyksen paksuus mm	120	300.
Eristyskerroksen kokonaistilavuus m³	83.	377
Tärkeimmät materiaalikustannukset (10 000 yuania)	85	45.
Rakennuskustannukset ja apumateriaalikustannukset (10 000 yuania)	11	20.
Putkilinjan lämpövuon tiheys (W/m²)	130	300
Lämpöhäviösuhde	1	3.
Kokonaislämpöhäviö (%)	3%	10%

Huomautus: (Esimerkkilaskelma perustuu 1 km:n pituiseen, 100 mm:n halkaisijaltaan olevaan, 300 asteen lämmityskaapeliin) Käytännössä silikaattikomposiittihuovan eristyskyky heikkenee kahden tai kolmen kuukauden kuluttua, mikä lisää lämpöhäviöitä.

Merkitty Airgel