Uporaba aerogelnih izolacijskih materialov v cevovodni industriji

Trenutno stanje izolacije cevovoda:

Pri trenutnih industrijskih grelnih kablih se temperature gibljejo med 50 in 600 stopinjami. Pri izolacijskih projektih teh cevovodov se široko uporabljajo materiali iz silicijevega dioksida, aluminijevega oksida in magnezija ter materiali iz steklenih vlaken. Pred približno 30 leti sta se kamena in mineralna volna uporabljali skoraj izključno v izolacijskih projektih. Danes je bila izolacija iz kamene volne v industrijskih izolacijskih projektih v veliki meri opuščena kljub podobni konstrukciji in tesnilnim lastnostim. Glavni razlog za odpravo je neskladje v toplotni prevodnosti. Tukaj so koeficienti toplotne prevodnosti različnih materialov pri različnih temperaturah.

Trenutne težave pri projektih izolacije cevovodov:

Nerazumna struktura izolacije, nestandardna debelina izolacije in neustrezna izolacijska dela.
Dovzetnost za deformacije, posedanje, slaba toplotna stabilnost, visoke stopnje poškodb, kar ima za posledico slabe dolgoročne izolacijske učinke, ki ne morejo izpolniti zahtev procesa.
Neučinkovita izolacija z opaznim upadom, kar ima za posledico povečane stroške vzdrževanja za projekte izolacije in višje obratovalne stroške opreme.
Omejena življenjska doba le 3 do 5 let, ki zahteva popolno zamenjavo ob koncu življenjske dobe.
Nepopolno tesnjenje, nagnjenost k vpijanju vode in koroziji cevovoda.
Pri ceveh s temperaturami nad 100 stopinj mora biti izolacijska plast debela najmanj >200 mm, kar vodi do velikih toplotnih izgub zaradi visoke gostote toplotne moči cevovoda.

Prednosti aerogel materialov:

Učinek toplotne izolacije je 2-5-krat večji od tradicionalnih izolacijskih materialov, s pomembnimi prednostmi pri visokih temperaturah in daljšo življenjsko dobo.
Material je hidrofoben, učinkovito preprečuje vdor vlage v cevovod in opremo ter ima razred požarne odpornosti A1.
Lahek, enostaven za rezanje, šivanje in prilagajanje različnim oblikam cevi in izolacije opreme, z manj časa za namestitev in dela.
Zmanjšana obodna prostornina in manjša teža znatno znižata transportne stroške izolacijskih materialov.
Zagotavlja funkcije absorpcije zvoka, zmanjševanja hrupa in dušenja vibracij, medtem ko izolira opremo, izboljšuje kakovost okolja in ščiti opremo.
Le polovica do petina debeline je potrebna za doseganje enakega učinka toplotne izolacije kot tradicionalni materiali, kar ima za posledico minimalne toplotne izgube in visoko izkoriščenost prostora.

Toplotna prevodnost mw/m k	25 ℃.	100 ℃.	200 ℃	400 ℃.
Aerogel filc	18	21	25	34
Odeja iz keramičnih vlaken	37	55	72	110
Steklena vlakna	42	50	70
Kamena volna	55	70	92	140
Pena	36

Primerjava učinkovitosti med aerogelnimi kompozitnimi izolacijskimi materiali in drugimi izolacijskimi materiali:

	Aerogel kompozitna izolacijska odeja	Keramična vlakna	Kamena volna
Toplotna prevodnost (pri sobni temperaturi)	18	36	55
Toplotna prevodnost pri 350 ℃	30	110	130
Debelina izolacije pri 350 ℃	30 mm	100 mm	110 mm
Nasipna gostota, kg/m3	200	128	110
Vodoodpornost	Stopnja hidrofobnosti ≥ 99%, posebni tesnilni ukrepi niso potrebni	Nepopolno tesnjenje, nagnjenost k vpijanju vode, vpijanju vlage in koroziji cevovodov. Površino zaščitne plošče je treba poškropiti s kovinsko tesnilno maso, da jo zatesnite
Izolacija T-cev in ventilov	Odstranljiv izolacijski tulec z dobrim izolacijskim učinkom in priročno uporabo.	Način polnjenja ali izolacijska škatla ima slab izolacijski učinek.
življenje	20 let	3 ~ 5 let	3 ~ 5 let
Postopek uporabe	Dobra splošna celovitost, z dobro potresno in natezno odpornostjo ter brez kopičenja delcev, posedanja ali drugih pojavov med uporabo.	Struktura materiala je ohlapna in dejavniki, kot so lastna teža, vibracije opreme in vdor vode, lahko zlahka povzročijo razgradnjo in usedanje materiala, kar ima za posledico znatno zmanjšanje učinkovitosti izolacije in resne prekomerne toplotne izgube.
Uporabite primerjavo	Uporaba manjše debeline lahko zmanjša debelino izolacije cevovoda, zmanjša razdaljo med cevovodi za paro in zmanjša površino tovarniške zgradbe	Izolacijska plast je debela in na mestih prekrivanja so majhne vrzeli. Večji koeficient raztezanja in krčenja zlahka spremeni reže v toplotne mostove, ki so bolj očitni po udarcu

Primerjava med aerogel kompozitnimi izolacijskimi materiali in običajnimi izolacijskimi materiali:

	Aerogel kompozitna izolacijska odeja	Kompozitni silikatni filc
Pričakovana površinska temperatura (℃)	35	35
Debelina izolacije mm	120	300.
Skupna prostornina izolacijske plasti m³	83.	377
Glavni stroški materiala (10.000 juanov)	85	45.
Stroški gradnje in stroški pomožnega materiala (10.000 juanov)	11	20.
Gostota toplotnega toka cevovoda (W/m)	130	300
Razmerje toplotnih izgub	1	3.
Skupna izguba toplotne energije (%)	3%	10%

Opomba: (Primer izračuna na podlagi 1 km, 100 mm premera, 300-stopinjskega grelnega kabla) V praksi se izolacijski učinek silikatnega kompozitnega filca poslabša po dveh do treh mesecih, kar povzroči povečano toplotno izgubo.

Označeno Aerogel