تعتبر الموصلية الحرارية من أهم المواصفات عند اختيار مادة الإيروجيل لمشروع العزل الصناعي. فهو يؤثر بشكل مباشر على فقدان الحرارة، وسمك العزل، ودرجة حرارة سطح المعدات، واستهلاك الطاقة-على المدى الطويل.

ومع ذلك، فإن مقارنة منتجات العزل الهوائي على أساس قيمة التوصيل الحراري الواحدة يمكن أن تكون مضللة. يمكن أن تؤثر درجة حرارة الاختبار وكثافة المنتج والسمك والتعرض للرطوبة وجودة التثبيت على الأداء الحراري الفعلي.

يشرح هذا الدليل كيفية قياس التوصيل الحراري الملمس للإيروجيل، ولماذا يتغير مع درجة الحرارة وما يجب على المشترين التحقق منه قبل تقديم الطلب.

ما هو شعر ايروجيل؟

لباد الإيروجيل، المعروف أيضًا باسم بطانية الإيروجيل، عبارة عن مادة عازلة مرنة مصنوعة من خلال الجمع بين ايروجيل السيليكا وطبقة تقوية ليفية.

يمتلك هلام السيليكا الهوائي بنية نانوية مسامية للغاية تحد من انتقال الحرارة من خلال التوصيل الصلب وحركة الغاز والحمل الحراري. إن تقوية الألياف تجعل من السهل دحرجة الهلام الهوائي الهش وقطعه وتركيبه حول الأنابيب والخزانات والصمامات والمعدات الصناعية.

بالمقارنة مع العديد من مواد العزل التقليدية، يمكن لباد العزل الحراري ايروجيل تحقيق الأداء الحراري المطلوب بطبقة عازلة أرق. وهذا يجعلها مفيدة بشكل خاص عندما تكون مساحة التثبيت محدودة.

ماذا تعني الموصلية الحرارية؟

تصف الموصلية الحرارية مدى سهولة مرور الحرارة عبر المادة. يتم التعبير عنها عادة في:

W/(m·K)

تعني القيمة الأقل أن المادة تنقل حرارة أقل وبالتالي توفر عزلًا أفضل بنفس السماكة.

على سبيل المثال:

مادة ذات موصلية حرارية0.020 W/(m·K)يوفر عزلًا أفضل من العزل المقدر بـ0.040 W/(m·K)عندما يتم اختبارهما تحت نفس الظروف.

إذا كانت مادتان بحاجة إلى تحقيق نفس المقاومة الحرارية، فيمكن للمادة ذات الموصلية الحرارية المنخفضة عمومًا استخدام طبقة عازلة أرق.

عادة ما يتم تمثيل الموصلية الحرارية بالحرف اليونانيλأو لامدا.

الموصلية الحرارية النموذجية لرأى Airgel

اعتمادًا على تركيبته وكثافته ودرجة حرارة التشغيل، يتمتع لباد السيليكا الهوائي الصناعي عادة بموصلية حرارية تبلغ تقريبًا:

0.012–0.020 واط/(م·ك) عند درجة حرارة الغرفة أو بالقرب منها

وهذا نطاق مرجعي عام وليس قيمة مضمونة لكل منتج.

على سبيل المثال، تم إدراج العزل الحراري لبطانية الإيروجيل الخاصة بموقع الويب بموصلية حرارية تبلغ تقريبًا0.012–0.018 واط/(م·ك) عند 25 درجة، حسب الدرجة المختارة.

توفر بطانية ايروجيل أخرى مقاس 10 مم لعزل الأنابيب بيانات موصلية تمثيلية عند درجات حرارة مختلفة:

وهذه الأرقام توضح نقطة مهمة:الموصلية الحرارية لشعر الإيروجيل ليست ثابتة. ويزداد بشكل عام مع ارتفاع متوسط ​​درجة حرارة التشغيل.

يجب على المشترين طلب منحنى كامل للتوصيل الحراري بدلاً من الاعتماد فقط على قيمة درجة حرارة الغرفة-.

لماذا يتمتع شعر Airgel بموصلية حرارية منخفضة؟

يمكن أن تنتقل الحرارة عبر العزل بعدة طرق:

التوصيل من خلال الهيكل الصلب

التوصيل من خلال الغاز داخل المسام

الحمل الحراري داخل مساحات هوائية أكبر

الإشعاع الحراري

يعمل اللباد الهوائي على تقليل آليات نقل الحرارة-من خلال بنية المسام النانوية.

التوصيل الصلب المحدود

يحتوي ايروجيل السيليكا على كمية صغيرة جدًا من المادة الصلبة مقارنة بحجمه الإجمالي. تخلق الشبكة المعقدة أيضًا مسارًا طويلًا وغير مباشر لانتقال الحرارة عبر الهيكل الصلب.

انخفاض توصيل الغاز

المسام الموجودة داخل الإيروجيل صغيرة للغاية. وهذا يحد من حركة واصطدام جزيئات الغاز، مما يقلل من انتقال الحرارة عبر الهواء الموجود داخل المادة.

الحمل الحراري المكبوت

نظرًا لأن المسام نانوية الحجم، فلا يمكن للهواء أن يدور بحرية داخل بنية الهلام الهوائي. وهذا يحد بشكل كبير من انتقال الحرارة بالحمل الحراري.

انخفاض الإشعاع الحراري

تتضمن بعض تركيبات الهلام الهوائي-ذات الحرارة العالية مواد معتمة أو مكونات أخرى مصممة لتقليل انتقال الحرارة الإشعاعية. ويصبح هذا الأمر ذا أهمية متزايدة مع ارتفاع درجة حرارة التشغيل.

تتغير الموصلية الحرارية مع درجة الحرارة

لا تصف قيمة التوصيل الحراري -لدرجة حرارة الغرفة بشكل كامل كيفية أداء العزل على خط أنابيب ساخن أو فرن صناعي.

مع ارتفاع درجة الحرارة:

يزداد توصيل الغاز بشكل عام

يصبح انتقال الحرارة الإشعاعي أكثر أهمية

ترتفع الموصلية الحرارية الفعالة للعزل

قد تكون هناك حاجة إلى سمك أكبر لتحقيق درجة حرارة السطح المستهدفة

ولهذا السبب، يجب أن تستخدم حسابات العزل الحراري قيمة الموصلية المتوقعةمتوسط ​​درجة الحرارةوليس مجرد الموصلية عند 25 درجة.

يتم تقدير متوسط ​​درجة الحرارة عادة على النحو التالي:

Tm=Th+Tc2T_m=\\frac{T_h + T_c}{2}

أين:

TmT_m=متوسط ​​درجة الحرارة

ThT_h=درجة حرارة جانبية ساخنة-.

TcT_c=درجة حرارة جانبية باردة-.

بالنسبة لأنبوب يعمل بدرجة حرارة 300 درجة مع درجة حرارة سطح عازلة خارجية متوقعة- تبلغ 40 درجة، فإن متوسط ​​درجة الحرارة التقريبية سيكون:

Tm =300+402=170∘CT_m=\\frac {300 + 40}{2}=170^\\circ C

لذلك يجب أن تعتمد الموصلية الحرارية المستخدمة في الحساب الأولي على بيانات قريبة من 170 درجة -وليس القيمة المقاسة في درجة حرارة الغرفة.

قد يتطلب الحساب الحراري الاحترافي تقييمًا متكررًا لأن درجة حرارة السطح والتوصيل الحراري وفقدان الحرارة الإجمالي تؤثر على بعضها البعض.

الموصلية الحرارية مقابل المقاومة الحرارية

ترتبط الموصلية الحرارية والمقاومة الحرارية، لكنهما ليسا نفس المواصفات.

تشير المقاومة الحرارية إلى مدى قوة مقاومة سمك معين لتدفق الحرارة. بالنسبة للطبقة المسطحة والموحدة يمكن تقديرها باستخدام:

R=dαR=\\frac{d}{\\lambda}

أين:

RR=المقاومة الحرارية بوحدة م²·ك/وات

dd=سمك العزل بالأمتار

lect\\lambda=الموصلية الحرارية بوحدة W/(m·K)

على سبيل المثال، فإن مادة هلامية هوائية مقاس 10 مم ذات موصلية حرارية تبلغ 0.020 واط/(م·ك) ستكون لها مقاومة حرارية تقريبية تبلغ:

R=0.0100.020=0.50 m2\\cdotpK/WR=\\frac{0.010}{0.020}=0.50\\ \\text{m}^2\\text{·K/W}

إذا ارتفعت موصلية نفس المادة إلى 0.028 واط/(م·ك) عند درجة حرارة أعلى، فإن مقاومتها المحسوبة تصبح:

R=0.0100.028≈0.36 m2\\cdotpK/WR=\\frac{0.010}{0.028}\\approx0.36\\ \\text{m}^2\\text{·K/W}

يوضح هذا المثال المبسط سبب ضرورة أخذ كل من السُمك ودرجة حرارة التشغيل-في الاعتبار.

تحتاج الحسابات الفعلية لعزل الأنابيب والمعدات أيضًا إلى مراعاة الشكل الهندسي والانبعاثية السطحية والظروف المحيطة وسرعة الرياح والكسوة الخارجية.

ما الذي يؤثر على الموصلية الحرارية لباد Airgel؟

1. درجة حرارة التشغيل

عادة ما تزداد الموصلية الحرارية مع ارتفاع متوسط ​​درجة الحرارة. اطلب دائمًا بيانات التوصيلية الكهربية التي تغطي نطاق التشغيل الفعلي للمشروع.

2. كثافة المنتج

تؤثر الكثافة على التوازن بين التوصيل الصلب وبنية المسام. المنتج عالي الكثافة-لا يعد تلقائيًا عازلًا أفضل، على الرغم من أنه قد يوفر قوة ميكانيكية محسنة.

3. محتوى الهلام الهوائي

المنتجات المباعة تحت الاسم العام "لباد الإيروجيل" قد تحتوي على كميات مختلفة من إيروجيل السيليكا. يمكن أن يؤدي انخفاض محتوى الإيروجيل إلى تقليل الأداء الحراري، حتى عندما تبدو المنتجات متشابهة.

4. تقوية الألياف

يؤثر نوع وبنية وكثافة ألياف التسليح على المرونة والقوة الميكانيكية ونقل الحرارة من خلال البطانية النهائية.

5. التعرض للرطوبة

يتمتع الماء بموصلية حرارية أعلى بكثير من الهواء الساكن. عندما يمتص العزل الليفي التقليدي الرطوبة، يمكن أن يتدهور أدائه الحراري بشكل كبير.

يساعد اللباد الهوائي الكاره للماء على مقاومة اختراق الماء السائل. على سبيل المثال، تم إدراج اللباد العازل الحراري الخاص بالموقع الإلكتروني بمعدل كاره للماء بنسبة 99.6% على الأقل.

ومع ذلك، فإن الكارهة للماء لا تعني أن نظام العزل بأكمله مقاوم للماء تلقائيًا. يجب أن تظل المفاصل والاختراقات والكسوة الخارجية محكمة الغلق بشكل صحيح.

6. الضغط

الضغط المفرط يمكن أن يغير سمك البطانية وبنيتها الداخلية. إذا تم ضغط طبقة اسمية من 10 مم إلى 7 مم أثناء التثبيت، فإن المقاومة الحرارية النهائية ستكون أقل بسبب تقليل السمك المركب.

يجب تأمين المادة بقوة دون سحق غير ضروري.

7. اللحامات والفجوات

يمكن أن تؤدي الوصلات سيئة التركيب إلى إنشاء جسور حرارية وتسمح للحرارة بتجاوز الطبقة العازلة. حتى المواد ذات الموصلية المنخفضة-لا يمكنها التعويض عن الفجوات الكبيرة أو النهايات سيئة التصميم.

يوصى باستخدام وصلات متداخلة عند تركيب طبقات متعددة.

لماذا لا يزال السُمك مهمًا؟

الموصلية الحرارية المنخفضة لا تلغي الحاجة إلى سمك عزل كافٍ.

تشمل سماكات اللباد الهوائي الشائعة ما يلي:

3 ملم

5 ملم

6 ملم

8 ملم

10 ملم

يمكن استخدام طبقات متعددة عندما يتطلب المشروع مقاومة حرارية أكبر.

يعتمد السماكة الصحيحة على:

درجة حرارة تشغيل المعدات

درجة حرارة السطح الخارجي المطلوبة-.

فقدان الحرارة المسموح به

أبعاد الأنابيب أو المعدات

درجة الحرارة المحيطة

تركيب داخلي أو خارجي

سرعة الرياح

الكسوة الخارجية

متطلبات حماية-الموظفين

مساحة التثبيت المتاحة

يعد لباد Airgel ذو قيمة خاصة عندما لا يمكن تركيب العزل التقليدي السميك بسبب الخلوص المحدود أو خطوط الأنابيب المتقاربة أو الوصول المحدود للمعدات.

شعر Airgel مقابل العزل التقليدي

القيم التالية هي نطاقات مرجعية عامة عند درجة حرارة الغرفة أو بالقرب منها. تختلف القيم الفعلية حسب درجة المنتج وظروف الاختبار.

المقارنة لا تعني أن الإيروجيل هو الخيار الأفضل لكل مشروع. قد توفر المواد التقليدية تكلفة أولية أقل ويمكن أن تكون مناسبة عندما تتوفر مساحة تركيب كافية.

غالبًا ما يتم أخذ لباد Airgel في الاعتبار عندما يتطلب المشروع ما يلي:

انخفاض سمك العزل

انخفاض فقدان الحرارة ضمن مساحة محدودة

مقاومة جيدة للرطوبة

تركيب أسهل حول الأشكال المعقدة

انخفاض حجم العزل

الأداء عبر نطاق درجة حرارة واسعة

التطبيقات الصناعية المشتركة

خطوط أنابيب ذات درجة حرارة عالية-

يمكن لف اللباد الهوائي حول خطوط أنابيب البخار والعمليات والبتروكيماويات. تساعد موصليتها المنخفضة على التحكم في فقدان الحرارة دون الحاجة إلى طبقة عازلة سميكة للغاية.

مرافق النفط والغاز

يتم استخدامه لخطوط الأنابيب والسفن ومعدات المعالجة حيث تعد المساحة والتعرض للطقس والتآكل تحت العزل من الاهتمامات المهمة.

الغاز الطبيعي المسال وأنظمة التبريد

ويمكن النظر في الدرجات المناسبة لخطوط الأنابيب والمعدات ذات درجات الحرارة المنخفضة-. يجب أن يعتمد اختيار المواد على الحد الأدنى لدرجة حرارة التشغيل المحددة وتصميم النظام.

توليد الطاقة

يمكن تطبيق العزل الهوائي على التوربينات والغلايات وأنظمة البخار وغيرها من المعدات التي تتطلب كفاءة الطاقة والتحكم في درجة حرارة السطح-.

الخزانات والسفن الصناعية

يمكن أن تتوافق البطانيات المرنة مع الأسطح المنحنية وتشكيلات المعدات المعقدة بسهولة أكبر من بعض منتجات العزل الصلبة.

المعدات البحرية والبحرية

إن مساحة التثبيت المحدودة والتعرض للرطوبة يجعلان من الموصلية المنخفضة والعزل الكاره للماء أمرًا جذابًا لبعض التطبيقات على سطح السفن والتطبيقات البحرية.

كيفية مقارنة بيانات التوصيل الحراري

عند مراجعة أوراق بيانات الموردين، تحقق مما إذا تم قياس القيم في ظل ظروف قابلة للمقارنة.

اطلب من المورد التأكيد:

معيار الاختبار

متوسط ​​درجة حرارة الاختبار

سمك المنتج

كثافة المنتج

اتجاه القياس

تكييف العينة

حالة الرطوبة

مختبر الاختبار أو مصدر التقرير

التسامح الموصلية

ما إذا كانت الأرقام هي قيم نموذجية أو مضمونة

قد يذكر موردان قيم موصلية مختلفة لأن أحدهما يبلغ عن الأداء عند 25 درجة بينما يستخدم الآخر متوسط ​​درجة حرارة أعلى. الرقم الأقل ليس بالضرورة دليلاً على منتج أفضل ما لم تكن شروط الاختبار متكافئة.

المعلومات التي يجب تقديمها عند طلب عرض أسعار

للحصول على توصية مناسبة بشأن المنتج، يجب على المشترين تقديم ما يلي:

التطبيق المقصود

درجة حرارة التشغيل العادية

درجات الحرارة القصوى والدنيا

قطر الأنبوب أو أبعاد المعدات

درجة حرارة السطح المطلوبة

الحد الأقصى المسموح به لفقد الحرارة

مساحة العزل المتاحة

البيئة الداخلية أو الخارجية

التعرض للمطر أو المواد الكيميائية أو الأضرار الميكانيكية

السماكة المطلوبة

عرض اللفة وكمية الطلب

حريق-متطلبات الأداء

معايير الاختبار المطلوبة

طريقة الكسوة أو التغليف

يمكن أن تشتمل مجموعة منتجات اللباد الهوائي الكاملة على سماكات وكثافات ودرجات حرارة مختلفة. يجب أن يعتمد الاختيار النهائي على ظروف المشروع وليس على أقل قيمة للتوصيل الحراري للغرفة-فقط.

الأسئلة المتداولة

ما هي قيمة التوصيل الحراري الجيدة لشعر الإيروجيل؟

تتمتع العديد من منتجات اللباد الهوائي الصناعي بموصلية حرارية تبلغ حوالي 0.012–0.020 واط/(م·ك) عند درجة حرارة الغرفة أو بالقرب منها. تعتمد القيمة الفعلية على درجة المنتج وظروف الاختبار.

هل يزداد شعور الإيروجيل بالتوصيل عند درجات الحرارة المرتفعة؟

نعم. تزداد الموصلية الحرارية الفعالة عمومًا مع ارتفاع درجة الحرارة. يجب على المشترين طلب قيم عند عدة متوسطات لدرجات الحرارة تغطي نطاق التشغيل المقصود.

هل شعرت أن الإيروجيل السميك أفضل دائمًا؟

توفر الطبقة السميكة مقاومة حرارية أكبر عندما تظل المواد وظروف التشغيل كما هي. ومع ذلك، يجب تحديد السُمك الأمثل من خلال الحسابات الحرارية وقيود التثبيت وتكلفة المشروع.

هل يمكن أن يتبلل شعر الإيروجيل؟

يقاوم اللباد الهوائي الكاره للماء -اختراق الماء السائل، إلا أن الطبقات والكسوة التالفة والاختراقات غير المغلقة قد تسمح بدخول الرطوبة إلى نظام العزل. تظل الحماية المناسبة من الطقس ضرورية.

هل يمكن تركيب طبقتين من الإيروجيل؟

نعم. يتم استخدام طبقات متعددة بشكل شائع لتحقيق السماكة المطلوبة. يجب أن تكون الوصلات متداخلة لتقليل مسارات الحرارة المباشرة وتحسين استمرارية العزل بشكل عام.

هل المنتج الأقل موصلية هو الخيار الأفضل دائمًا؟

ليس بالضرورة. يجب على المشترين أيضًا تقييم نطاق درجة الحرارة، والقوة الميكانيكية، والأداء الكاره للماء، وتصنيف الحرائق، وتفاوتات الأبعاد، ومتطلبات التثبيت.

خاتمة

يوفر لباد Airgel موصلية حرارية منخفضة للغاية ويمكن أن يوفر أداء عزل عالي بسمك أقل من العديد من المواد التقليدية. ومع ذلك، فإن موصلية درجة حرارة الغرفة- وحدها لا تكفي لتحديد المنتج الصحيح.

يجب على المشترين مقارنة قيم التوصيلية الكهربية عند متوسط ​​درجة الحرارة الفعلية للمشروع، والتأكد من طريقة الاختبار والنظر في سمك التركيب، والتعرض للرطوبة، والضغط، وتصميم المفاصل.

من خلال توفير ظروف التشغيل الكاملة وطلب بيانات فنية موثوقة، يمكن للمشترين اختيار لباد هوائي يحقق التوازن المطلوب بين الكفاءة الحرارية وسمك التركيب والمتانة وتكلفة المشروع.