Zastosowania materiałów izolacyjnych aerożelowych w przemyśle rurociągowym

Aktualny stan izolacji rurociągu:

W obecnych przemysłowych kablach grzejnych zakres temperatur wynosi od 50 do 600 stopni. Materiały krzemionkowo-glinowo-magnezowe i materiały z włókna szklanego są powszechnie stosowane w projektach izolacji tych rurociągów. Około 30 lat temu wełna mineralna i skalna były używane niemal wyłącznie w projektach izolacyjnych. Obecnie izolacja z wełny mineralnej została w dużej mierze wycofana z projektów izolacji przemysłowych, pomimo podobnych właściwości konstrukcyjnych i wodoodpornościowych. Główną przyczyną eliminacji jest rozbieżność w przewodności cieplnej. Poniżej podano współczynniki przewodnictwa cieplnego różnych materiałów w różnych temperaturach.

Aktualne problemy w projektach izolacji rurociągów:

Niewłaściwa konstrukcja izolacji, niestandardowa grubość izolacji i nieodpowiednia praca izolacyjna.
Podatność na odkształcenia, osiadanie, słaba stabilność termiczna, wysoki wskaźnik uszkodzeń, skutkujące słabą izolacją długoterminową, która nie spełnia wymagań procesowych.
Nieskuteczna izolacja ze znacznym spadkiem skuteczności, skutkująca zwiększonymi kosztami konserwacji projektów izolacyjnych i wyższymi kosztami eksploatacji sprzętu.
Ograniczona żywotność, wynosząca zaledwie od 3 do 5 lat, wymagająca całkowitej wymiany po zakończeniu okresu eksploatacji.
Niepełne uszczelnienie, podatność na wchłanianie wody i korozję rurociągu.
W przypadku rur o temperaturze powyżej 100 stopni warstwa izolacji musi mieć grubość co najmniej >200 mm, co wiąże się z dużymi stratami ciepła ze względu na dużą gęstość mocy cieplnej rurociągu.

Zalety materiałów aerożelowych:

Efekt izolacji cieplnej jest 2-5 razy wyższy niż w przypadku tradycyjnych materiałów izolacyjnych, przy czym wykazują one wyraźne zalety w wysokich temperaturach i dłuższą żywotność.
Materiał jest hydrofobowy, skutecznie zapobiega wnikaniu wilgoci do rurociągów i urządzeń, a także posiada klasę odporności ogniowej A1.
Lekka, łatwa do przycięcia, zszycia i dopasowująca się do różnych kształtów izolacji rur i urządzeń, charakteryzująca się krótszym czasem montażu i mniejszym nakładem pracy.
Zmniejszona objętość i waga znacząco obniżają koszty transportu materiałów izolacyjnych.
Zapewnia pochłanianie dźwięku, redukcję hałasu i tłumienie drgań, jednocześnie izolując sprzęt, poprawiając jakość środowiska i chroniąc sprzęt.
Do uzyskania takiego samego efektu izolacji termicznej jak w przypadku materiałów konwencjonalnych wystarczy zaledwie połowa do jednej piątej grubości, co przekłada się na minimalną utratę ciepła i wysokie wykorzystanie przestrzeni.

Przewodność cieplna mw/m·k	25℃.	100°C.	200℃	400℃.
Filc aerożelowy	18	21	25	34
Koc z włókna ceramicznego	37	55	72	110
Światłowód	42	50	70
wełna mineralna	55	70	92	140
piana	36

Porównanie wydajności izolacji kompozytowej aerożelowej i innych materiałów izolacyjnych:

	Koc izolacyjny wykonany z materiału kompozytowego aerożelowego	Włókno ceramiczne	wełna mineralna
Przewodność cieplna (w temperaturze pokojowej)	18	36	55
Przewodność cieplna w temp. 350 ℃	30	110	130
Grubość izolacji przy 350 ℃	30mm	100mm	110 mm
Gęstość objętościowa, kg/m3	200	128	110
Wodoodporność	Stopień hydrofobowości ≥ 99%, nie wymaga specjalnych środków uszczelniających	Niepełne uszczelnienie, podatność na wchłanianie wody, wchłanianie wilgoci i korozję rur. Powierzchnię płyty ochronnej należy spryskać uszczelniaczem do metalu w celu uszczelnienia
Izolacja trójników i zaworów	Wyjmowany rękaw izolacyjny, zapewniający dobrą izolację i wygodę użytkowania.	Metoda napełniania lub skrzynka izolacyjna mają słaby efekt izolacyjny.
życie	20 lat	3~5 lat	3~5 lat
Proces użytkowania	Dobra ogólna integralność, dobra odporność na wstrząsy sejsmiczne i rozciąganie, brak gromadzenia się cząstek, osiadania i innych zjawisk podczas użytkowania.	Struktura materiału jest luźna, a czynniki takie jak ciężar własny, wibracje sprzętu i wnikanie wody mogą łatwo prowadzić do degradacji materiału i osiadania, co skutkuje znacznym spadkiem skuteczności izolacji i poważną, nadmierną utratą ciepła.
Użyj porównania	Zastosowanie mniejszej grubości pozwala na zmniejszenie grubości izolacji rurociągu, zmniejszenie odległości między rurociągami parowymi i zmniejszenie powierzchni budynku fabrycznego	Warstwa izolacji jest gruba, a w miejscach zachodzenia na siebie znajdują się niewielkie szczeliny. Wyższy współczynnik rozszerzalności i kurczenia może łatwo przekształcić szczeliny w mostki termiczne, które stają się bardziej widoczne po uderzeniu

Porównanie izolacji kompozytowej aerożelowej i konwencjonalnych materiałów izolacyjnych:

	Koc izolacyjny wykonany z materiału kompozytowego aerożelowego	Filc kompozytowy silikatowy
Oczekiwana temperatura powierzchni (℃)	35	35
Grubość izolacji mm	120	300.
Całkowita objętość warstwy izolacyjnej m³	83.	377
Główne koszty materiałów (10 000 juanów)	85	45.
Koszty budowy i materiały pomocnicze (10 000 juanów)	11	20.
Gęstość strumienia ciepła rurociągu (W/m)	130	300
Współczynnik utraty ciepła	1	3.
Całkowita strata energii cieplnej (%)	3%	10%

Uwaga: (Przykładowe obliczenia oparte na kablu grzejnym o długości 1 km, średnicy 100 mm i kącie 300 stopni) W praktyce skuteczność izolacyjna filcu kompozytowego silikatowego pogarsza się po dwóch, trzech miesiącach, co powoduje zwiększoną utratę ciepła.

Oznaczono Aerożel