Мнацаканов Г.К. Холодильна техніка і технология. Навчальний посібник. Частина 1 - файл n1.doc

Мнацаканов Г.К. Холодильна техніка і технология. Навчальний посібник. Частина 1
скачать (1624 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1624kb.21.10.2012 20:18скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6

3. ХОЛОДИЛЬНА ІЗОЛЯЦІЯ


Призначення холодильної ізоляції – зменшити зовнішні теплоприпливи в холодильні камери, охолоджувані апарати і трубопроводи.

Якщо камера погано ізольована, то збільшується проникнення теплоти через зовнішні огородження. Це приводить до збільшення витрати енергії на вироблення холоду, погіршенню умов збереження продуктів і збільшенню їхніх утрат від усушки.

3.1. Будова ізоляції. Механізм передачі теплоти.

Види вологи в ізоляції


Більшість ізоляційних матеріалів має пористу структуру з твердим, або еластичним каркасом, заповненим повітрям чи багатоатомними газами (виключення – альфоль).

При наявності різниці температур з обох боків ізоляційного шару теплота передається одночасно різними способами:

Тому коефіцієнт теплопровідності ізоляції має умовний характер і в розрахунках використовують ефективне значення , що враховує усі вище перераховані способи передачі теплоти. Для засипних ізоляційних матеріалів залежить від щільності засипання; залежить від будівлі матеріалу. Наприклад, для дерева  уздовж волокон у 2 рази вище ніж поперек.

На відміну від теплової, холодильна ізоляція має наступні особливості:
Види вологи в ізоляції

а) — Молекулярна волога, входить до складу хімічних формул, не видаляється навіть при нагріванні до 150оС.

б) — Гігроскопічна волога — кількість водяної пари, що може поглинути той чи інший матеріал, характеризує його гігроскопічність. Адсорбція пари води відбувається під дією электромолекулярних сил. притягання між молекулами матеріалу і водяної пари. У результаті частки матеріалу покриваються рідинною плівкою товщиною в одну чи кілька молекул.

Вода в плівці знаходиться під тиском більш 1000 атм. і не замерзає навіть при –80оС. Поглинання вологи з повітря припиняється по досягненні рухливої рівноваги, коли парціальний тиск насиченої водяної пари безпосередньо над поверхнею плівки матеріалу виявляється рівним парціальному тиску водяної пари в навколишньому вологому повітрі (стан рівноважної гігроскопічної вологості).

Матеріали, що мають значну рівноважну вологість, називаються гігроскопічними. До них відносяться багато холодильних ізоляційних матеріалів. Коефіцієнт теплопровідності їх у сухому стані значно зростає при контакті з навколишнім вологим повітрям, досягаючи .Тому для розрахунків необхідно використовувати практичні значення ізоляційних матеріалів, що маються у вітчизняній і радянській довідковій літературі. Наприклад, для торфоплити:




Матеріал, що містить вологу в кількості, що перевищує рівноважну вологість, називається зволоженим.

в) — Дифузійна волога з'являється в ізоляції «у роботі», тобто коли вона встановлена на огородженні, з обох сторін якого є різниця температур. Ця волога існує у виді водяної пари, що конденсується в порах, якщо вологість перевищує максимальну рівноважну, і робить ізоляційний матеріал зволоженим.

г) — Гравітаційна волога. Це краплинна волога, що попадає в ізоляційний матеріал при дощі й ін. або, що утворюється при конденсації дифузійної вологи.

Основним джерелом зволоження ізоляції є дифузійна волога. При цьому  ізоляції різко зростає, наприклад при зволоженні ізоляції на 5% (по масі), зростає в два рази.

3.2. Зволоження холодильної ізоляції. Методи запобігання зволоження

3.2.1. Потоки теплоти і вологи крізь ізоляцію (рис.19)


Тепловий потік крізь плоский шар ізоляції товщиною

,

де — температури зовнішньої і внутрішньої поверхонь ізоляційного шару ( ).

Потік вологи через плоский шар ізоляції виражається аналогічним рівнянням:

,

де — дійсні парціальні тиски водяної пари у повітрі по обох сторони ізоляції ;

— коефіцієнт паропроникнення ізоляційного матеріалу, .
показує яка кількість вологи (г) проходить через ізоляційний шар товщиною 1м, площею 1м2 за секунду, при різниці парціальних тисків водяної пари по обидві сторони слою, рівної 1Па.





[Пояснити побудову графіків змін ]

На рис. 19 дана картина розподілу температур () і парціальних тисків водяної пари () для ізоляційного шару, що відокремлює зовнішнє повітря з температурою і відносною вологістю від приміщення з температурою і відносною вологістю ,причому .Розглянемо стаціонарний режим, тобто = const.

Зневажаємо зміною парціальних тисків водяної пари у навколишньому повітрі і безпосередньо в поверхонь ізоляції.

Відносна вологість повітря в будь-якій точці Х

, де

— парціальний тиск насиченої водяної пари при температурі

Якщо то

З рис. 19 видно, що водяна пара вільно дифундує крізь шар ізоляції не конденсуючись в ньому, (тому що скрізь), тобто ізоляція в розглянутому випадку не зволожується.

3.2.2. Визначення зони початкової конденсації вологи в ізоляційному шарі (рис.20)


Умови побудови графіків змін такі ж як і в попередньому випадку. Однак картина, що спостерігається на рис. 20, може мати місце при великих (20оС) різностях температур і високих значеннях . Це відповідає режимам експлуатації холодильних камер.

Видно, що на ділянці лінія проходить вище лінії , тобто відбувається часткова конденсація вологи, що дифундує через ізоляційний шар. Однак неправильно вважати ділянку початковою зоною конденсації тому що не існує пари, у якої . Крім того не може змінюватися по лінії (ab – крива), тому що в крапках і виходять переломи, що характерно тільки для багатошарових огороджень з різними шарів.

Оскільки плавний перехід від прямої до кривої може бути досягнуть тільки проведенням дотичної, те дійсним графіком падіння парціального тиску пари в ізоляції буде крива cefd, а відрізок ef – дійсною початковою зоною конденсації пари (вогнище зволоження).

Зволожений шар ізоляції має більш високе значення отже надалі буде відбуватися шкідливий перерозподіл температур і парціальних тисків, тобто зона зволоження буде розширюватися

Хоча годинна кількість вологи, що сконденсувалася в зоні зволоження, невелика, але тому що процес йде роками, безупинно, то при випаданні достатньої кількості вологи вона під дією власної ваги (краплинна волога) починає зволожувати нижче розташовані шари ізоляції.



Рис. 20. Розподіл температур і парціальних тисків водяної пари з утворенням вогнища зволоження ізоляційного шару.

При утворенні вогнища зволоження в зоні негативних температур волога, що випала, замерзає, що сильно збільшує ізоляції.

(повітря 0,023, льоду 2,1)

3.2.3. Захист ізоляції від зволоження


Для запобігання зволоження ізоляції застосовують пароізоляційні матеріали, що мають дуже низькі значення (у тисячі разів нижче, ніж у теплоізоляції). Тому в них відбувається основне падіння парціального тиску водяної пари.

Розглянемо, як впливає розташування пароізоляційного шару на зволоження ізоляції.

а) Пароізоляційний шар установлений з теплої сторони (рис.21)

Для простоти приймаємо, що злам у шарі пароізоляції відсутній. Інші допущення ті ж.

Лінія на всьому протязі розташована вище лінії , тому конденсації пари немає.

Висновок: установлення пароізоляційного шару з теплої сторони запобігає зволоженню ізоляції.


Рис.21. Схема розподілу парціальних тисків водяної пари при установленні пароізоляції з теплої сторони стінки.

[Пояснити побудову]

б) Пароізоляційний шар установлений з холодної сторони (рис.22)

Видно, що основне падіння парціального тиску водяної пари відбувається в пароізоляційному шарі, а високий рівень Px в теплоізоляційному шарі викликає створення потужного вогнища зволоження ізоляції.

Висновок: при установленні пароізоляції з холодної сторони зволоження ізоляції не зменшується, а збільшується.



Рис. 22. Схема розподілу парціальних тисків водяної пари при установленні пароізоляції з холодної сторони стінки

[Пояснити побудову]

в) Пароізоляція встановлена з теплої сторони, а також між шарами теплоізоляційного матеріалу (рис.23).

Це може бути при наклейці ізоляції бітумом.

Умови побудови ті ж. Для спрощення прийнято, що і пароізоляційних шарів однакові.

Видно, що при наявності пароізоляційних шарів усередині ізоляції можливі появи вогнищ зволоження. Тому на практиці ізоляцію приклеюють не суцільним шаром, а ділянками (плямами, смугами).


Рис. 23. Схема розподілу парціальних тисків водяних пар при наявності в стінці проміжних пароізоляційних шарів.

[пояснити побудову]

При використанні теплоізоляційних матеріалів з різними , ці матеріали варто встановлювати по ходу теплового потоку в порядку зростання . При зворотному розташуванні кожен наступний шар може виявитися пароізоляцією з холодної сторони для попереднього шару.

Дифузійна волога — не єдине джерело зволоження ізоляції. Вона може зволожуватися також:

Тому, якщо навіть розрахунком доведено, що зволоження не буде, потрібно усе-таки встановлювати з теплої сторони пароізоляційний шар.

У деяких складних випадках, коли такий шар малоефективний (наприклад, при зміні напрямку теплових потоків, або в суднових конструкціях) пароізоляцію встановлюють із двох сторін і передбачають спеціальну систему осушення ізоляції в процесі експлуатації.

3.3. Теплоізоляційні матеріали


Вимоги, пропоновані до теплоізоляційних матеріалів:

На жаль, ізоляційний матеріал, задовольняючий усім цим вимогам, відсутній.

Класифікація теплоізоляційних матеріалів:

1) По ефективності:

2) По походженню:

При цьому ізоляційні матеріали можуть бути природними і штучно отриманими.

3) По зовнішньому вигляді:

До високоефективних теплоізоляційних матеріалів відносять міпору, експанзіт, а також ряд сучасних синтетичних речовин на базі спінених пластмас: пінополістіроли, пінополівінілхлориди, пінополіформальдегіди, пінополіуретани.

В даний час широко використовується речовина пінополістірол ПСБ – С, що має низький коефіцієнт паропроникності і не підтримує горіння. Усе ширше використовуються пінополіуретани типу "РИПОР" (комерційна назва), внаслідок швидкості і легкості їхнього нанесення, прекрасної транспортабельності, а також малої зволожуваємості.

До ефективних теплоізоляційних матеріалів відносять торфоплити, коркові плити, піноскло, тверді мінераловатні плити.

До ізоляційних матеріалів середньої ефективності відносять пінобетон, деякі види піноскла, а також засипну ізоляцію (напр. керамзитовий гравій).

До низькоефективних ізоляційних матеріалів відносять важкі сорти пінобетону, шлак, дерево (поперек волокон).

[розповісти докладніше про властивості й особливості сучасних теплоізоляційних матеріалів]

3.4. Пароізоляційні матеріали


Призначені для захисту теплоізоляційних матеріалів від зволоження.

Основні вимоги, пропоновані до пароізоляційних матеріалів:

Класифікація пароізоляційних матеріалів:

До обмазувальних пароізоляційних матеріалів відносять бітум, а також мастики й емульсії на його основі.

Рулонні пароізоляційні матеріали можуть бути:

1) з органічною основою (руберойд, пергамін)

2) з неорганічною, тобто негниючою основою (гідроізол, металоізол)

3) безосновні (поліетіленова плівка, пластифікований борулін, тонкі металеві листи).

До рулонної пароізоляції відносять сучасні багатошарові "сендвічі" типу "поліетілен-фольга-папір".

До твердих пароізоляційних матеріалів відносять глазуровані плитки, покладені на рідкому склі, тонкі металеві і пластмасові листи з ретельною приваркою швів.

3.5. Розрахунок теплової ізоляції огородження холодильника


Зводиться до визначення товщини теплоізоляційного шару для заданого ізоляційного матеріалу.

Розрахунок розглянемо на прикладі зовнішньої стіни холодильника класичної конструкції (рис. 24).

Коефіцієнт теплопередачі ізоляційної конструкції



де — сума термічних опорів усіх шарів ізоляційної конструкції за винятком шару теплової ізоляції.

Умови побудови ті ж. Для спрощення прийнято, що і пароізоляційних шарів однакові.

Видно, що при наявності пароізоляційних шарів усередині ізоляції можливі появи вогнищ зволоження. Тому на практиці ізоляцію приклеюють не суцільним шаром, а ділянками (плямами, смугами).


Рис.24. Схема ізоляційної конструкції зовнішньої стіни холодильника

1 — зовнішній лицювальний шар; 2 — силовий шар (цегла, бетонні блоки і т.п.); 3 — шар штукатурки, що вирівнює; 4 — шар пароізоляції; 5 — шар теплової ізоляції; 6 — внутрішній лицювальний шар.

Значення визначають техніко – економічними розрахунками. Дані оптимальних значень , а також і приведені в довідковій і навчальній літературі. Якщо заданий теплоізоляційний матеріал, тобто відомий його коефіцієнт теплопровідності , то вираження для визначення товщини ізоляційного шару можна одержати з попередньої формули


1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации