Введите E-mail указанный при регистрации и нажмите далее, после чего на Ваш почтовый ящик будет отослано письмо с новым паролем. Этот пароль можно будет изменить в личном кабинете.
Применение каучуковой изоляции в низкотемпературных системах
Применение каучуковой изоляции в низкотемпературных системах
Теплоизоляционные материалы и изделия из вспененного каучука обладают целым рядом положительных особенностей, среди которых стоит отметить низкую теплопроводность, высокое сопротивление проникновению парообразной и капельной влаги, низкую трудоемкость, высокую технологичность и простоту монтажа. За последние десятилетия во всем мире, а также и в России был накоплен большой опыт применения данных материалов в системах бытового и промышленного холода. Надежные, простые при монтаже, долговечные и не требующие больших эксплуатационных затрат на ремонт и обслуживание, каучуковые теплоизоляционные материалы широко применяются во многих отраслях промышленности и строительства. Причем низкотемпературные объекты – одна из основных областей применения каучуковой теплоизоляции.
В российских классификациях [1] принято считать области температур 150 – 300 оК умеренным холодом, а температуры ниже 150 оК – криогенными. Каучуковая изоляция давно зарекомендовала себя в качестве оптимального решения в системах умеренного холода.
Интенсивное развитие нефтегазовой промышленности, ускоренный рост объемов добычи и потребления природного газа и нефти потребовало создания инновационных решений в области применения теплоизоляционных материалов, в том числе и для использования при низких температурах. Особенным интересом к каучуковой теплоизоляции отмечены последние годы. Это связано, прежде всего, с уникальными теплофизическими и эксплуатационными качествами вспененного каучука, а также с ростом производства данного вида продукции, локализацией производственных мощностей в ареалах потенциального потребления и активной технической и маркетинговой политикой производителей.
Растущие темпы потребления сжиженного природного газа (СПГ) сделали чрезвычайно привлекательным использование каучуковых материалов при криогенных температурах. К сожалению, на данный момент времени не существует общепринятых методик подтверждения пригодности теплоизоляционных материалов для низкотемпературных систем. В криогенной технике чрезвычайно важно избежать сверхнормативных потерь холода, а также снизить потери сжиженных газов от испарения при хранении и транспортировке. Поэтому новые теплоизоляционные конструкции проходят тщательную проверку. Для этого, как правило, проводятся конструкционные тесты, имитирующие работу низкотемпературной системы в реальных условиях.
Каучуковая изоляция проходила подобные испытания, как в Европе, так и в России. В частности, в 2004 году в лаборатории LNE (Государственная Испытательная Лаборатория, Франция) был проведен конструкционный тест на трубопроводе диаметром 6 дюймов с использованием теплоизоляционной конструкции на основе вспененного каучука марки K-FLEX ST производства L’Isolante K-FLEX S.r.l. (Италия) [2]. Методика испытаний заключалась в цикличном охлаждении/нагревании экспериментальной модели при помощи заполнения трубы жидким азотом (-196 оС) и опорожнения ее сжатым воздухом. Период каждого цикла составлял приблизительно 24 часа. Показания шести датчиков температуры, расположенных на поверхности трубы, внутри и на поверхности изоляционного материала фиксировались при помощи записывающей аппаратуры. Для проверки эффективности функционирования системы изоляция демонтировалась после завершения последней фазы теста. Критерием пригодности изоляционного материала являлось отсутствие разрушений материала. Также в течение теста на поверхности изоляции не допускалось образования конденсата и льда.
В качестве теплоизоляционного слоя использовалось 3 слоя листового материала K-FLEX ST (32 мм + 50 мм + 50 мм), между первым и вторым слоями наносилось полиметаллическое покрытие, уменьшающее коэффициент трения между первым и вторым слоем.
В ходе проверки теплоизоляционного материала после демонтажа были отмечены:
- простота установки;
- хорошие характеристики при предельных термических циклах;
- хороший (низкий) коэффициент теплопроводности;
- очень низкая паропроницаемость;
- высокая эластичность как до, так и после теста;
- высокая адгезионная способность (после склеивания швы трудноразличимы);
- стойкость при контакте с жидким азотом (низкие деформации, неизменность ячеистой структуры).
В целом, теплоизоляция при контакте со сталью имела некоторые деформации от контакта с неровностями трубопровода, но не наблюдалось ни растрескивания, ни разрушения материала.
Аналогичные испытания проводились ОАО «КРИОГЕНМАШ», Россия [3]. В качестве экспериментальной установки использовался сосуд с жидким азотом, изолированный четырьмя слоями листового материала K-FLEX ST, ламинированного армированной алюминиевой фольгой с суммарной толщиной теплоизоляционного слоя 83 мм. Сосуд был подвергнут 10 циклам термостатирования. Время каждого цикла также составляло ~24 часа (8 часов захолаживания + 16 часов отогревания). В методике испытаний также были предусмотрены измерения коэффициентов теплопроводности до и после испытаний, а также определение эффективности изоляции путем измерения скорости выпаривания жидкого азота из изолированного сосуда. Также как и во французском тесте, после завершения испытаний ни продольных, ни поперечных трещин в слоях каучука не было обнаружено. Также не было отмечено каких-либо других нарушений структуры изоляции. Обмерзаний и отпотетеваний поверхности изоляции не отмечалось. Повторные измерения теплопроводности через 10 циклов захолаживания показали, что в пределах точности измерений значения средней теплопроводности не изменились.
Данные испытания подтвердили высокую эффективность теплоизоляции из вспененного каучука в криогенике. В совокупности с многолетним опытом применения каучуковой изоляции в системах умеренного холода, можно с уверенностью констатировать, что по совокупности теплофизических и эксплуатационных характеристик эти материалы являются наилучшим решением проблемы теплоизоляции в холодильной технике.
1. В.В.Руденко, А.С.Панин, В.С.Жолудов, Л.В.Ставрицкая / Тепловая изоляция в промышленности и строительстве / М. Издательство БСТ / 1996.
