Виды теплоизоляционных материалов холодильников

По внешнему виду или способу применения теплоизоляционные материалы разделяются на группы:

1)штучные жесткие изделия, имеющие определенные размеры и форму. Для изоляции плоских поверхностей их изготовляют в виде плит, блоков и кирпичей; криволинейных поверхностей в виде сегментов, брусков с трапециевидным сечением, скорлуп (полуцилиндрических оболочек). Изделия сложной конфигурации, предназначенны для изоляции частей трубопроводов (вентилей, тройников, отводов и т. п.).

2) Штучные гибкие изделия, имеющие определенные размеры, но допускающие в некоторой степени изменение формы. Их производят в виде матов, листов, рулонов и шнура. Такие изделия используют для изоляции как плоских, так и криволинейных по­верхностей.

3) Сыпучие или засыпные материалы, представляющие собой рыхлую бесформенную массу с произвольным расположением частиц(засыпают между двумя стенками, одной из которых является изолируемая поверхность).

4) Материалы, которые в конечном виде получают в самом процессе выполнения теплоизоляционных работ, например, напылением на изолируемую поверхность или заливкой исходной смеси в изолируемое пространство.

Высокоэффективные материалы:

- Органические искусственные материалы (пенопласты жесткие, полужесткие и эластичные, пенополистиролы (ПС), пенополивинилхлориды (ПХВ), пенополиуретаны (ПУ),а также материалы на основе фенольно-формальдегидных (ФФ),эпоксидных (Э) и кремний-органических (К) смол.

- Неорганические материалы (алюминиевая фольга (гофрированная), минеральная (мергели, доломиты, базальты), шлаковая(доменный шлак) и стеклянная (кварцевый песок, известь, сода) вата, губчатая резина).

Свойства паро- и гидроизоляционных материалов

Как указывалось выше, наличие разности парциальных давлений водяного пара, содержащегося в окружающей среде и в охлаждаемом помещении, вызывает поток пара через ограждение. Кроме того, в ряде случаев возможно поступление влаги в ограждение при соприкосновении капельной воды с материалами. Так, в ограждение может проникать влага из грунта, влага атмосферных осадков, что требует выполнения гидрозащиты материалов, из которых сделаны ограждения. Защита от проникновения парообразной и капельной влаги выполняется материалами, одновременно являющимися паро- и гидроизоляционными. Пароизоляционные материалы должны отвечать следующим требованиям.

1. Иметь высокое сопротивление паропроницанию, что характеризуется малым коэффициентом паропроницаемости материала. Количество влаги (кг/с), проникающее через однородное ограждение путем паропроницания,

где — коэффициент паропроницаемости материала, кг/(м×с×Па); — толщина ограждения, м.

Коэффициент представляет собой количество водяного пара (кг), проникающее за 1 с через 1 м² ограждения толщиной 1 м при разности парциальных давлений пара по сторонам ограждения 1 Па. Для пароизоляционных материалов m равен 1×10^-12 кг/(м×с×Па). Сопротивление паропроницанию слоя однородного материала (м²×с×Па/кг) определяют выражением Н = /

2. Не поглощать влагу, что предупреждает гниение материалов и обеспечивает их долговечность.

3. Быть температуроустойчивыми, т. е. не быть хрупкими при низких температурах и не размягчаться при температурах, соответствующих верхней границе рабочего температурного интервала.

4. Не иметь запаха.

Основным пароизоляционным материалом является битум (асфальтовый гудрон), который может применяться самостоятельно или являться важнейшей составляющей многих пароизоляционных материалов. Встречаются природные битумы, но в основном битумы получают искусственным путем в виде жидких и твердых остатков при перегонке нефти. Твердые нефтяные битумы (БН) выпускают нескольких марок, различающихся главным образом по температуре размягчения, т. е. температуре, при которой битум переходит из твердого состояния в пластично-текучее.

Битумы, имеющие температуру размягчения до 50 °С, называются легкоплавкими, а выше 50 °С — тугоплавкими. Другой характеристикой битумов, определяющей их вязкость, является пенетрация (проникновение); мерой пенетрации считают глубину в десятых долях миллиметра, на которую проникает в вязкое тело игла с грузом в 100 г в течение 5 мин при температуре испытуемого материала 25 °С. Теплопроводность битума 0,3-0,35 Вт/(м×К).

Битумы с более высокой температурой размягчения оказываются значительно менее вязкими, что вызывает трудности при нанесении пароизоляционного слоя. Битум БН 50/50 размягчается от прямых солнечных лучей, а БН 90/10 — растрескивается при низких температурах. Для теплоизоляционных и пароизоляционных работ чаще всего используют битум БН 70/30. Для создания нужных свойств нередко применяют композиции из битумов двух марок, в частности БН 50/50 и БН 90/10, в равных долях.

По способу производства пароизоляционных работ пароизоляционные материалы могут быть окрасочные (обмазочные) и оклеенные. Битум относится к окрасочным материалам. Его наносят на поверхность в расплавленном состоянии щетками (кистями) вручную, в один или несколько слоев общей толщиной от 1 до 5 мм. Для расплавления битум разогревают в баках до температуры 160-170°С, применяя электрический подогрев, и поддерживают эту температуру во время работы. Наносить битум следует только на сухую и чистую поверхность, что задерживает выполнение изоляционных работ. Делаются попытки наносить расплавленный битум при помощи пульверизаторов.

Более производительным способом, позволяющим создать пароизоляционный слой высокого качества, оказывается окраска поверхности битумной эмульсией или битумной мастикой. Битумная эмульсия представляет собой мелкодисперсные частицы битума, находящиеся в воде во взвешенном состоянии. В состав эмульсии входят эмульгаторы (мыло, некоторые сорта глины и др.), обволакивающие поверхности частиц битума тонкой оболочкой и тем самым препятствующие слипанию их в крупные частицы. Для образования эмульсии битум в расплавленном состоянии дробится на частицы размером около 5 мкм в центрифугах при большой скорости вращения или в ультразвуковых дис-пергаторах. В составе эмульсии 50 % воды, 48 % битума, 1,5 % эмульгатора и 0,5 % щелочи. Эмульсию наносят на поверхность разбрызгиванием из пульверизатора (пистолета-распылителя). После испарения воды частицы битума слипаются в сплошную ровную пленку. После высыхания первого слоя можно наносить следующий (до трех-четырех слоев). Эмульсию можно наносить и на влажную поверхность. Недостатком этого способа является малая эластичность слоев, из-за чего при низких температурах на битуме появляются волосяные трещины, значительно увеличивающие паропроницаемость слоя. Для придания эластичности и морозостойкости слоям битумной эмульсии в нее добавляют латекс (водяную эмульсию синтетического каучука).

Находят применение битумные мастики. Они встречаются двух разновидностей: горячие (твердые) и холодные (пластичные). В обоих случаях мастики представляют собой смесь битума с наполнителями, придающими мастикам эластичность. В качестве наполнителей применяют волокнистые материалы (асбест) и пылевидные материалы (мелкий или молотый песок, известь и др.). Для приготовления горячих мастик расплавленный битум (80-85 %) смешивают с различными наполнителями, желательно и с волокнистыми, и с пылевидными. Для придания пластичности в мастику добавляют соляровое масло и латекс. Горячие мастики можно применять в качестве обмазочной пароизоляции, приклеивающего слоя для гидроизоляции из битумных рулонных матери­алов, а также для покрытия кровель по беспокровным рулонным материалам. При проведении работ мастику расплавляют при температуре 120-180°С и наносят на поверхность вручную или механическим распылением. При механизированном нанесении пароизоляционного слоя увеличивается плотность, долговечность и ад­гезионные свойства пароизоляции, а трудовые затраты уменьшаются в 5-10 раз.

Холодная мастика состоит из битумной эмульсии (50 %), асбестовых волокон (25 %) и песка (25 %). На поверхность ее наносят также, как штукатурку, слоем 5-10 мм. Мастика может наноситься на холодные и влажные поверхности. Особенно целесо­образно ее примененять в качестве пароизоляционного материала для пароизоляции холодных трубопроводов.

К оклеечным пароизоляционным материалам относятся различные битумные и не битумные рулонные и листовые материалы. Битумные материалы с органической основой. Такими материалами являются пергамин и рубероид. Пергамин — это кро­вельный картон, пропитанный легкоплавким битумом с толщиной листов 0,5-0,7 мм. Рубероид — кровельный картон, пропитанный легкоплавким битумом и покрытый с одной или с двух сторон слоем тугоплавкого битума, в связи с чем рубероид называют покровным рулонным материалом, а пергамин — беспокровным. Толщина рубероида 1,5 мм. Для внутренней пароизоляции нельзя применять толь, так как он представляет собой картон, пропитанный каменно-угольными дегтепродуктами, которые обладают сильным запахом. В связи с этим в холодильном строительстве толь используют только как наружный гидроизоляционный материал. Недостатком этих материалов являются возможность гниения их основы и вследствие этого уменьшение долговечности пароизоляционного слоя. В связи с этим материалы с гниющей основой должны применяться главным образом для небольших установок и неответственных сооружений.

Материалы с неорганической (негниющей) основой. К ним относятся гидроизол, фольгоизол, стеклоизол, стеклорубероид. Гидроизол — это беспокровный рулонный материал, изготовленный путем пропитки асбестового картона битумами. Толщина листов около 1 мм. При изготовлении фольгоизола алюминиевую фольгу толщиной 0,2-0,3 мм покрывают с одной стороны битумно-резиновым составом. Толщина листов до 4 мм. Стеклорубероид и стеклоизол имеют одинаковую основу — стекловолокнистую ткань, но стеклорубероид получают нанесением на ткань битума, а стеклоизол — битумно-резиновой массы. Толщина листов 2-3 мм.

Безосновные материалы. К ним относятся изол и бризол, которые изготавливают прокатыванием через вальцы смеси нефтяных битумов с наполнителем (асбестовые волокна и тальк) и дробленой старой резиной. Материалы выпускают толщиной 2 мм, шириной 450 мм (бризол) и 800-1000 мм (изол). Их отличает высокая пластичность при низких температурах.

Материалы последних двух групп обладают высокой водостойкостью, долговечностью, низкой паропроницаемостью и применяются в ответственных сооружениях. Для пароизоляции используют и не битумные материалы, в частности полимерные пленочные материалы, например полиэтиленовые и поливинилхлоридные пленки (толщиной 0,2 мм). Их недостатками являются быстрое старение и трудность наклеивания. Лучшие результаты дает применение дублированных пленок типа пленка—бумага или пленка— фольга—бумага. Хорошим средством защиты изоляции от увлаж­нения является облицовка поверхности стен глазурованными плитками. Идеальными пароизоляционными материалами считаются металлы, которые приходится использовать в низкотемпературных малых установках.

Для приклеивания неполимерных теплоизоляционных материалов и пароизоляционных материалов к изолируемым поверхностям применяют расплавленную горячую битумную мастику. Но для приклеивания полимерных материалов она не годится из-за высокой температуры ее расплавления, при которой происходят необратимые изменения этих материалов. Для приклеивания пенополистирола и синтетических пленок используют или битумную мастику с температурой расплавления 70-80 °С, или клей. Температуру размягчения битумной мастики понижают добавлением органических растворителей (бензина, керосина, толуола и др.); мастика отвердевает при испарении растворителя. Применяют и различные клеи, такие как клей БК-3 на основе фенолформальдегидной смолы, мастику ДФК-П на основе дифенолкетоновых смол, мастику КН-2, латексный клей и клей СП-1 на основе синтетических каучуков.

 

Лекция 7. Тепловлажностный режим ограждений холодильников. Особенности эксплуатации теплоизоляционных материалов в ограждениях холодильников.

 

Увлажнение материалов в ограждениях холодильников и борьба с этим явлением. Температурный режим многослойных и сложных конструктивных элементов холодильников. Методика расчета сложных температурных полей.

Большинство теплоизоляционных материалов имеет капиллярно-пористую структуру, которой свойственны взаимодействия с влагой. Связь эта может быть различной по соотношению между количеством cyxoгo материала и влаги. Формы физико-механической связи менее прочные и им соответствуют неопределенные соотношения между количествами cyxoгo материала и поглощенной воды, которые, однако, могут иметь предельные значения. Поглощение влаrи при таких формах связи происходит при непосредственном соприкосновении материала с капельной влаrой.

Влагой при физико-механической связи являются капиллярная влага, перемещающаяся в микро- (менее 0,1 мкм) и в макрокапиллярах (более 0,1 мкм), а также влага смачивания, удерживающаяся в порах материалов в результате прилипания воды к стенкам оболочек пор. Обе формы физико-механической связи вызваны наличием поверхностного натяжения у жидкостей.

Каждому виду связи влаги с материалом соответствует определенное содержание влаги. При поступлении большого количества влаги в материал появляется вода, не имеющая никакой связи с материалом - физически свободная, которая носит название гравитационной влаги, так как она перемещается в материале под действием сил тяжести и, следовательно, только в одном направлении.

Количество водяного пара, которое может сорбировать (поrлощать) тот или иной материал, характеризует ero гигроскопичность. Этой способностью разные материалы обладают в различной степени. Если сухой материал находится некоторое время в атмосфере влажного воздуха, то он адсорбирует из воздуха водяной пар в совершенно определенном (для данного материала) количестве, зависящем от cocтoяния воздуха. Видимое поглощение пара из воздуха прекращается при достижении подвижного равновесия между влажным воздухом и влажным материалом.

При равновесии давление насыщенного пара над поверхностью водяной пленки в материале оказывается равным парциальному давлению водяного пара в окружающем влажном воздухе. Содержание влаги в материале в состоянии равновесия приобретает некоторое постоянное значение, называемое равновесной гигроскопической влажностью или paвновесной влажностью материала. Материалы, имеющие значительную равновесную влажность, называются гигроскопичными.

Так как материалы находятся в атмосфере влажного воздуха, то гигроскопичные материалы вceгдa оказываются влажными, т. е. содержат влаry в количестве, определяемом значением равновесной влажности (воздушно-сухой материал). Материал, который содержит влагy в количестве, превышающем равновесную влажность, соответствующую данным условиям называют увлажненным. С явлением увлажнения теплоизоляционноrо материала можно и нужно бороться.

Максимальное количество влаги, которое может содержать материал, обычно значительно выше максимальной rиrpоскопической влажности и определяется значением влагопоглощения, зависящим от структуры оболочек материала (пор, капилляров) и от смачиваемости жидкостью eгo частиц (прилипания). Чаще вceгo увлажнение материалов в изоляционных конструкциях ограждений, т. е. появление связанной воды, начинается с конденсации внутри ограждения водяного пара, диффундирующеrо через ограждение под действием разности парциальных давлений.

Конденсация пара происходит тoгдa, когда перегретый пар на пути движения встречает слои ограждения с температурой, при которой пар становится насыщенным. Возможность конденсации влаги в ограждении может быть определена расчетным путем. Для решения задачи сначала следует установить характер изменения температуры и парциального давления пара внутри ограждения.

Температура в любом сечении x-x (рис. 1 Изменение температуры и давления пара в ограждениях: а - однородном; б - неоднородном) ограждения может быть найдена из условия стационарности теплового потока

q = (t_н-t_пм)/R_н=(t_н-t_x)/R_x, где R_x -термическое сопротивление ограждения на пути теплового потока до сечения х — х.

Тогда или

t_x= t _н - (t_н-t_пм) R _x / R_н или t_x= t _н - q×R _x (1)

Подобно этому условие стационарности потока влаги будет

(2)

где — сопротивление паропроницанию ограждения на участке до сечения х — х.

Отсюда парциальное давление пара в сечении х — х

или (3)

Уравнение (3) показывает, что при прохождении водяного пара через ограждение его парциальное давление понижается от р_н до р_х в результате преодоления сопротивления паропроницанию слоев ограждения. Если пренебречь сопротивлением влагоперехода от воздуха к поверхности ограждения, имея ввиду его небольшое значение, то для однородной стенки уравнение может быть написано следующим образом:

(4а)

Здесь m - коэффициент паропроницаемости материала, кг/м×с×Па; w - объемная влажность, %.

Пренебрежение сопротивлением влагопереходу позволяет принимать парциальное давление пара на наружной поверхности ограждения равным давлению пара в воздухе, соприкасающемся с данной поверхностью, т. е. р_в.

Из последней зависимости можно заключить, что парциальное давление пара в однородном ограждении падает по линейному закону (прямая линия в координатах р — d). Кроме того, видно, что давление падает интенсивнее при прохождении потока большего значения и в материалах, обладающих меньшим коэффициентом паропроницаемости.

Знание температуры t_x в слое х—х позволяет определить температуру в каждом слое ограждения, а по этим значениям температур могут быть найдены соответствующие им давления насыщенного водяного пара в слоях ограждения, что при известном значении парциального давления пара р_х позволяет найти влажность воздуха в этом слое и соответствующую равновесную влажность материала. Результаты расчета могут быть показаны на графиках t — d и р — d. Так как температура изменяется по толщине однородного ограждения по линейному закону, то изменение давления насыщенного пара будет соответствовать логарифмическому закону связи между давлени ем и температурой насыщенного пара.

При построении такой диаграммы могут встретиться два случая. Первый случай изображен на рис. 1, а для однородного ограждения и на рис. 1, б — для неоднородного. Его особенность заключается в том, что линия парциального давления р_х проходит ниже линии р"_х и нигде с ней не пересекается. Это значит, что водяной пар в ограждении нигде не становится насыщенным и, следовательно, влага в ограждении не конденсируется. В данном случае увлажнение изоляции не угрожает. Линия = имеет максимум там, где больше всего сближаются линии р_х и . Характерным является то, что максимум влажности воздуха и, следовательно, влажности (например, массовой - х) материала оказывается вблизи от холодной поверхности ограждения, но не у самой холодной поверхности.

Такое же построение может быть выполнено и для неоднородного ограждения, состоящего из нескольких материалов с различным паропроницанием. В многослойном ограждении парциальное давление пара в различных слоях падает с неодинаковой скоростью, вследствие чего в плоскостях соприкосновения слоев различных материалов прямые р_х = f( _x) получают переломы, образуя ломаную линию [линия t_x = ].

Особенностью второго случая оказывается пересечение линий р_х и (рис 2, а), т. е. на некоторых участках ограждения пар, диффундирующий через ограждение, становится насыщенным, что вызывает его частичную конденсацию внутри ограждения. Участок ограждения, где конденсируется пар, называется зоной конденсации. Было бы неверно считать зоной конденсации участок а — b между точками пересечения линий р_х и р"_х, прежде всего, потому, что отрезок аb прямой de теперь неправильно характеризует давление пара. Дело в том, что пар не может иметь давление выше, чем давление насыщенного пара того же вещества при той же температуре. Это значит, что в зоне конденсации пар должен иметь давление, равное давлению насыщенного пара, т. е. изменять свое состояние по линии асb. Линия dacbe не может быть графиком изменения давления пара в однородном ограждении, так как в точках а и b появились резкие изменения линий (переломы), что характерно только для неоднородных (многослойных) ограждений. Поскольку плавный переход от прямой линии к кривой может быть осуществлен только по касательной, то действительным графиком падения давления пара в ограждении может быть линия dfсge, которая состоит из отрезков касательных df и ge, проведенных из точек d и е к линии р"_х = f( _x), и участка fcg самой линии р"_х = f( _x) между точками касаний f и g. Последний участок ограждения fсg и является действительной зоной конденсации.

Можно определить, какое количество влаги остается (конденсируется) в ограждении. Рисунок показывает, что наличие зоны конденсации изменило характер линии P_x=f( _x). Наклон касательной до зоны конденсации больше наклона касательной после зоны кон­денсации. Из выражения (4а) следует, что в однородном ограждении разница в наклонах линии р_х = f( d _x) означает изменение потока влаги. Разница между потоками влаги до зоны конденсации и после нее определяет количество влаги, которое конденсируется на 1 м² поверхности ограждения. Можно обозначить это количество через w = w_x- w₂. Тогда

(5)

В многослойном (неоднородном) ограждении определение действительной зоны конденсации таким же путем не может быть осуществлено в координатах р — , так как в этой диаграмме линия р_х = f( _x) ломаная и, кроме того, при наличии зоны конденсации меняется численное значение парциального давления пара по сравнению с тем, что первоначально дает выражение (3). Однако построение может быть выполнено в диаграмме, в которой изменение парциального давления пара от давления р_н до давления р_пм происходит по линейному закону. Уравнение (3) указывает такую координатную систему. В условиях стационарного потока влаги w выражение (3) будет уравнением прямой в координатах p- Н (давление пара — сопротивление паропроницанию), причем плотность потока влаги w окажется угловым коэффициентом этой прямой. Построение такого графика показано на рис. 2, б.

Образовавшаяся зона конденсации оказывается очагом дальнейшего увлажнения материала ограждения. Появившаяся капельная влага начинает распространяться по капиллярам и порам материала, охватывая все более широкие слои ограждения. Хотя суточное количество поступающей влаги невелико, этот процесс может происходить почти непрерывно в течение многих лет эксплуатации холодильного сооружения. При выпадении достаточного количества влаги она под действием силы тяжести начинает перемещаться в нижерасположенные слои ограждения. Совершенно естественно, что борьба с образованием зоны конденсации должна вестись путем уменьшения потока влаги через ограждение, что достигается увеличением сопротивления ограждения паропроницанию. Для этого в ограждении предусматривают пароизоляционный слой, представляющий значительное сопротивление паропроницанию. Однако далеко небезразлично, где ставить этот парозащитный слой: до зоны конденсации или после нее, хотя в обоих случаях произойдет одинаковое уменьшение потока влаги. На рис. 3, а изображено ограждение, в котором имеется зона конденсации. Для ее устранения поставлен пароизоляционный слой с наружной стороны ограждения (рис. 3 б) или, как говорят, с его теплой стороны (со стороны более высокой температуры). В этом случае резкое падение парциального давления пара происходит до основного материала ограждения, благодаря чему линия р_х = f( _x) в нем идет полого и ниже линии р" = f( _x). Зоны конденсации в этом случае не образуется. На рис. 3 в показано, что произойдет, если пароизоляция будет поставлена после ограждения — с холодной стороны. Тот же самый перепад р = р_н - р_пм одинаково распределится по тем же слоям ограждения, но изменение последовательности слоев привело к противоположному результату. Теперь малый наклон линии р_х = f( d_х ) в материале ограждения сыграл отрицательную роль, вследствие чего зона конденсации не уменьшилась, а увеличилась. Слой материала с малым паропроницанием создал как бы подпор для потока влаги, определивший условия для еще большего увлажнения материала ограждения. Таким образом, можно утверждать, что пароизоляционный слой только тогда может привести к уменьшению или устранению зоны конденсации, когда он расположен перед слоем возможного образования зоны конденсации, т. е. с теплой стороны этого слоя.

 

При выполнении изоляционных конструкций из нескольких слоев однородного материала между слоями материала иногда создают пароизоляционные слои из битума, которым приклеивают плиты теплоизоляционного материала к ограждению и друг к другу. Такого рода промежуточные пароизоляционные слои только ухудшают положение, если в материале образуется зона конденсации (рис. 3 г). Здесь тоже сопротивление паропроницанию, что и в двух предыдущих случаях, разделено на три одинаковых слоя, но увлажнение изоляции при этом не устраняется. Это указывает на то, что пароизоляционный слой должен не раздробляться, а весь сосредотачиваться с теплой стороны ограждения. Указанное обстоятельство заставляет также избегать подклеивания теплоизоляционных материалов сплошным слоем битума или битумной мастики, а подклеивать отдельными точками или полосками (например, шириной 5 см через 15 см).

Из рис. 3 видно, что в многослойных ограждениях должен соблюдаться определенный порядок расположения слоев из разных материалов. Очевидно, что материалы в ограждении должны располагаться по ходу потока влаги в порядке возрастания коэф­фициента паропроницаемости. При обратной последовательности каждый последующий слой может оказаться пароизоляционным слоем с холодной стороны для предыдущего слоя. Если при расчете изолированного ограждения выявлена зона конденсации, то требуется определить сопротивление и толщину пароизоляционного слоя, необходимые для предупреждения конденсации водяного пара в ограждении. По рис. 2 можно установить, что зоны конденсации не будет, если плотность потока влаги через все ограждение будет уменьшена до величины w₂ — плотности потока, проходящего после зоны конденсации на участке ge. Так как из выражения (5) w₂ = (р_g - Р_пм)/Н_gе и этот поток должен проходить через все ограждение, то w₂ = (р_н - р_пм)/Н`<sub>н</sub>, где Н`_н — сопротивление ограждения паропроницанию, при котором зоны конденсации не будет. Тогда

(3.14)

Если сопротивление паропроницанию ограждения, в котором выявлена зона конденсации, имеет величину Н_н, то необходимое сопротивление дополнительного пароизоляционного слоя Н_п = Н`_н — Н_н. Толщина пароизоляционного слоя при коэффици­енте паропроницаемости выбранного материала d_п определится по выражению d_п = m_п× Н_п. Иногда для полного устранения зоны конденсации требуется пароизоляционный слой до­вольно значительной толщины. Требуемое полное сопротивление паропроницанию для ограждений разного вида нормируется.

В действительных условиях эксплуатации холодильных сооружений рассмотренный вопрос существенно усложняется изменением температуры наружного воздуха от самых высоких для данной местности летних температур до самых низких зимних. В зимнее время возможны случаи (при температурах наружного воздуха ниже температуры в охлаждаемом помещении), когда поток влаги будет иметь обратное направление, т. е. из помещения наружу. Однако такое изменение направления потока влаги может иметь значение только для помещений с относительно высокими температурами (выше 5 °С) и в местностях с относительно низкими среднемесячными температурами наружного воздуха зимой. Для таких помещений, у которых обратный поток влаги в зимнее время достаточно заметен, необходимо ставить пароизоляцию с обеих сторон теплоизоляции, т. е. с теплой и холодной сторон, принимая все меры для того, чтобы теплоизоляционный материал, укладываемый в ограждение, находился в сухом состоянии.

Радикально решается этот вопрос при выполнении ограждений из теплоизолированных панелей типа сэндвич, в которых теплоизоляционный материал находится между металлическими листами.

Хотя диффузионный поток водяного пара и является обычно главной причиной увлажнения, надо иметь в виду, что он не единственный возможный источник увлажнения. Теплоизоляционные материалы приходится охранять от непосредственного соприкосновения с проводниками капиллярной влаги: влажным грунтом, влажным земляным покровом на плоской кровле, наружными стенами, увлажняемыми атмосферными осадками. Иногда изоляционные материалы увлажняются из-за различного рода дефектов строительных конструкций, протечек в кровлях, неисправных водосточных желобов, трещин в стенах и т. п. Все это вынуждает делать пароизоляцию с теплой стороны даже тогда, когда расчетом доказывается невозможность появления зоны конденсации. В таком случае предусматривается минимальный возможный слой паро и гидрозащиты. Кроме случая, рассмотренного выше, пароизоляционный слой с холодной стороны следует предусматривать и в помещениях с большими влаговыделениями, приводящими к осаждению или попаданию капельной влаги на ограждения.

Испытания изоляционных конструкций ограждений на действующих холодильниках показали в ряде случаев значительное увлажнение теплоизоляционных материалов в ограждениях. Установлено, что пароизоляция может не выполнять свои функции в полном объеме, из-за недостаточно высокого качества работ.

Конструкции теплоизоляции ограждений холодильников. Требования, предъявляемые к теплоизоляционным конструкциям.

Об изоляции холодильных сооружений иногда говорят, что нет плохих изоляционных материалов, а есть плохие изоляционные конструкции. В определенной степени это справедливо. На самом деле, имеются примеры плохого состояния изоляции, выпол­ненной из хороших материалов, и в то же время известны случаи многолетней эксплуатации без нарушения качества далеко небезупречных изоляционных материалов. В связи с этим важно установить, каким требованиям должна удовлетворять хорошая изоляционная конструкция.

1. Изоляционная конструкция должна быть экономичной. Это не значит быть просто дешевой, хотя цена имеет большое значение из-за высокой доли стоимости изоляционной конструкции в сумме общих затрат на холодильное сооружение. Через наружные ограждения в охлаждаемые помещения во многих случаях поступает не менее половины всех теплопритоков. Уменьшить проникновение теплоты через ограждение можно, как известно, увеличением толщины слоя теплоизоляционного материала. Однако неразумно увеличивать ее беспредельно. При некоторой толщине теплоизоляции ограждения или, что то же самое, при некотором его коэффициенте теплопередачи приведенные затраты на ограждение окажутся минимальными, что позволяет найти значение оптимального коэффициента теплопередачи, соответствующее этому минимуму.

2. Изоляционная конструкция ограждения должна обеспечить необходимый перепад между температурой поверхности и температурой окружающего воздуха. Этот температурный перепад определяется технологическими требованиями к температуре внутренней поверхности ограждения или необходимостью воспрепятствовать конденсации влаги на наружной поверхности ограждения с теплой стороны.

Для стационарного теплового потока, если задана разность температур в охлаждаемом помещении t’_nм - t_nм, коэффициент теплопередачи ограждения

(6)

В действительности тепловой поток нестационарен из-за колебаний температуры , что будет вызывать, в свою очередь, колебания температуры поверхностей и . Амплитуда колебаний этих температур зависит от массивности ограждения. Для учета нестационарности режима в уравнение (6) вводят множитель 1/m, характеризующий массивность ограждений. Тогда уравнение коэффициента теплопередачи примет окончательный вид

(7)

Для массивных ограждений т = 1,0, для ограждений средней массивности т = 1,1, для легких ограждений т = 1,15.

Чтобы не допустить конденсации водяного пара из воздуха на поверхности ограждения, разделяющего два помещения с температурами t₁ и t₂ (пусть t₁ > t₂), нужно, чтобы температура поверхности была выше температуры точки росы t_р1 воздуха в помещении 1 при его влажности _1; т. е.

> t_1p (8)

Тогда с учетом коэффициента запаса, обеспечивающего выполнение неравенства (7), коэффициент теплопередачи ограждения

к = 0,95 ₁ (9)

По условию недопущения конденсации пара на поверхности, обращенной в теплое помещение, должен определяться коэффициент теплопередачи внутренних ограждений (перегородок, междуэтажных перекрытий). Для того чтобы не допустить конденсации влаги на поверхности наружных ограждений приходится проводить аналогичный расчет для наружных поверхностей ограждений камер с отрицательными температурами при летних расчетных условиях и для внутренних поверхностей ограждений камер с положительными температурами при зимних расчетных условиях. При расчете коэффициента теплопередачи принимают значения коэ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: