Где лучше всего использовать теплоизоляционные покрытия?

Для того чтобы определить, где лучше всего можно использовать TIC, автор данной статьи провел несколько анализов потери тепла с использованием 3E Plus и данных о теплопроводности, предоставленных одним из производителей. Для того чтобы у TIC были изначально более выгодные условия, я использовал постоянную теплороводность 0.019 Вт/м-°K (0.132 британских тепловых единиц-дюйм  в час-фут2-°F), самую низкую из двух упомянутых выше значений. У меня нет значений теплопроводности при других температурах, а не при принятых в среднем 75°F, поэтому я предполагал, что теплопроводность TIC повышается на один процент на каждое повышение средней температуры на 10°F, что примерно соответствует истине для силиката кальция. Кроме того, для того, чтобы обеспечить защиту персонала, я принял как максимально допустимую температуру поверхности 160°F, а не традиционную температуру в 140°F, поскольку последняя предполагает использование металлических изоляционных кожухов (или же никаких кожухов вообще). Как нам известно, у горячего металла высокая контактная температура, а это означает, что при данной температуре тепло будет передаваться телу человека быстрее, чем в случае использовании материала с более низкой контактной температурой.

И, наконец, я предположил, что у TIC излучение поверхности составляет 0.9, что создает возможности для более простой изоляции для обеспечения безопасности персонала, чем при использовании материала с низким излучением поверхности. Мне представляется, что это, скорее всего, хорошее свойство, которое можно использовать, хотя это и противоречит предпочтениям некоторых производителей TIC, которые относят высокие эксплуатационные характеристики своих продуктов на счет высокой отражательной способности поверхности.

Что же продемонстрировали мои расчеты в области обеспечения защиты персонала после того, как я сделал все эти допущения? Использование толщины TIC в диапазоне от 0.20 дюйма (то есть десяти слоев при 20 мил на один слой) на трубе с 350°F и при номинальном размере трубы (NPS) восемь дюймов при температуре окружающей среды 90°F и при ветре 0 м в час, позволило получить температуру поверхности менее 160°F. Таким образом, при достаточном количестве слоев на трубе в 350°F можно обеспечить адекватную защиту персонала.

Я также провел оценку TIC для контроля конденсации на поверхности с температурой ниже температуры окружающей среды, и пришел к выводу, что при трубе NPS на восемь дюймов с температурой 60°F, и окружающей среде с относительной влажностью в восемьдесят пять процентов,  температурой в 90°F, а также ветре с 0 м в час, я смогу предотвратить конденсацию при общей толщине в 0.44 дюйма (то есть, двадцати двух слоях при толщине одного слоя 20 мил). Тем не менее, для того чтобы TIC могло обеспечивать эффективный контроль конденсации для линии 50°F, вероятно, необходимо иметь минимум в пять восьмых дюйма, или тридцать слоев. В этой связи для целей использования TIC в применениях, нуждающихся в контроле конденсации, такая толщина может оказаться неприемлемой с точки зрения общих трудозатрат.

Одним из потенциальных преимуществ использования TIC поверх традиционной изоляции можно считать использование на поверхности с температурой 250°F или ниже, где могут возникать проблемы с коррозией под изоляцией (CUI) при использовании традиционной изоляции. Прежде всего, потребуется всего несколько слоев (возможно, от шести до восьми) для обеспечения температуры поверхности менее 160°F. Принимая во внимание тот факт, что TIC может оказаться эффективным средством создания барьера от воздействия атмосферных явлений, оно может также обладать и необходимыми изоляционными свойствами для обеспечения защиты персонала и одновременного предохранения от CUI на поверхностях с температурой до примерно 250°F. Традиционной изоляции может быть трудно обеспечить защиту таких поверхностей на наружных применениях, поскольку имеется недостаточная температура для удаления какого-либо количества воды, которая просачивается через кожух в изоляцию.

Кроме того, если конструктор имеет дело с поверхностью, имеющей температуру ниже температуры окружающей среды, которая нуждается в изоляции для контроля конденсации, и такую поверхность трудно изолировать с помощью традиционных средств, вполне может оказаться, что TIC станет самым рентабельным средством изоляции такой поверхности до тех пор, пока температура поверхности будет выше 60°F или около того (то есть не слишком низкой). Конструктору, тем не менее, необходимо сделать оценку общих затрат обоих вариантов, включая и трудозатраты, необходимые для нанесения необходимого числа слоев TIC для обеспечения контроля конденсации. И только после этого он (или она) будет знать, какое изоляционное решение является более рентабельным, вариант с традиционной изоляцией, или вариант с TIC.

Какая деятельность планируется в области стандартов?

Комитет ASTM по теплоизоляции, C16, проводит совещание Целевой группы во время своего очередного полугодового собрания в Торонто, Онтарио, Канада, которое состоится в конце апреля этого года. Целевая группа сосредоточит свои усилия на разработке метода испытания TIC, особенно, для использования в механических применениях. Это совещание Целевой группы будет очень полезным, поскольку оно даст возможность заинтересованным членам ASTM оценить потребности в испытаниях для TIC, а также степень способности существующих методов ASTM удовлетворять эти потребности.

Что касается существующих методов испытаний, ASTM C177, то обычно используется аппарат с изолированной горячей плитой для определения свойств теплопередачи материалов механической изоляции. Этот может быть методом, не идеально приспособленным для оценки тепловых эксплуатационных характеристик тонкого TIC, поскольку у него толщина всего примерно от одной восьмой до одной четвертой дюйма, и она размещена между пластинами. При отсутствии поверхностей, которые подвергаются воздействию окружающей среды, здесь невозможно получить никакие преимущества от поверхностного излучения, которое способен обеспечивать этот новый тип изоляции.

Метод испытания труб, ASTM C335, может считаться идеально приспособленным для выполнения этой задачи, поскольку имеется поверхность, которая открыта для воздействия окружающей среды, и здесь просто измеряется количество теплоты, которое необходимо для поддержания постоянной температуры моделируемой трубы. Данный метод испытания сам по себе не принимает в расчет толщину материала, но здесь в этом нет необходимости. Что Вы измеряете, то и получаете. Результаты могут выражаться в виде значений теплопередачи, теплопроводности, или теплопроводимости, в зависимости от того, как будут организованы числа. Поскольку подходящий метод испытаний уже существует, то спорным является вопрос о том, необходима или нет разработка нового метода испытаний для оценки тепловых эксплуатационных характеристик TIC. Тем не менее, мне бы хотелось порекомендовать сделать это этой новой Целевой группе ASTM.