1)可把有机保温材料(PF泡沫塑料)应用到较高温度的设备、管道保温上。在高温区用耐温较高的无机泡沫玻璃保温材料隔热;在低温区利用热导率较低的有机PF保温材料保温,这种结构在国外已应用到450℃,在我国已应用到350℃。
2) 可使这两类材料能在高效隔热温度段下工作,获得较高的保温效率。表11.5-1是介质温度350℃、管径为200㎜时,相同厚度(120㎜)的保温效果比 较。显然的这六种无机材料(δ=35㎜)分别与Pu、PF泡沫塑料(δ=35㎜)组成的有机-无机复合保温结构,较这五种无机保温材料分别组成的纯无机保 温结构(δ=120㎜)热阻明显提高,热损失大大降低,尤其用热导率较高的无机保温材料组成的复合结构,热阻提高的比值更大。
3)有利于提高保温层的严密性、整体强度和刚度。无机保温材料组成的保温层施工缝隙较大,尤其是硬质保温壳,接缝是散热量最大的部位。可是采用多层有机-无机复合结构,提高了结构的严密性,大大减小接缝部位的散热峰值。
表11.5-1 纯无机保温结构与有机复合保温结构保温效果的比较表
保温材料 |
热阻(㎡·K/W) |
热损失(W/m) |
||||
纯无机材 |
有机-无机复合 |
提 高 (%) |
纯无机材 |
有机-无机复合 |
减少(%) |
|
泡沫玻璃 超细玻璃棉 岩棉 微孔硅酸钙 水玻璃珍珠岩 水泥珍珠岩 |
2.550 2.635 2.366 2.343 2.034 1.932 |
5.71 3.111 3.033 3.000 2.798 2.730 |
45.6 18.1 22.0 28.0 37.6 41.3 |
208.8 179.7 200.9 206.2 232.7 245.0 |
159.39 152.2 156.1 157.6 169.2 173.5 |
31.0 15.3 22.3 23.6 27.3 29.2 |
表11.5-2是复合保温实验工程的实测结果,从表列结果可见,硬质保温壳的接缝虽已做勾缝处理,但这些部位的散热损失扔比非接缝部位大2.5倍以上。采用多层复合结构,接缝部位的散热峰值明显减小,仅为非接缝部位的1.4。
注:保温厚度相同(120㎜),实测时环境温度5℃,风度1m/s。
由 于有机(PF)-无机(泡沫玻璃)复合保温结构的有机保温层把整个保温结构包复拢紧,且有机保温材料有较好的弹性,从而提高保温层的强度、刚度和抗冲击性 能。从我所与新疆油田合作进行的复合保温工程实验结果来看,经过拉运颠簸,下沟冲击等项试验,纯无机材料出现较严重的脆裂破坏;而复合保温结构完好无损。
保温结构及接缝处理 |
保温管段 |
接缝部位 |
||
外表面保温 (℃) |
散热量 (W/m) |
外表面温度 (℃) |
散热量 (W/m) |
|
单层无机保温瓦、 用无机材料勾缝 |
23.0 |
224.5 |
48.0 |
600.1 |
双层无机保温瓦外层 包复泡沫塑料、未勾缝 |
11.4 |
72.1 |
14.0 |
100.5 |
保温结构防水性能的提高,对于地下或潮湿环境下的管道。设备保温显得格外重要。
综上分析可见,发展有机(PF)-无机(泡沫玻璃)复合保温结构是十分必要的。在下列条件下,应用这种结构是可取的:
1) 地下或潮湿环境下的保温和各种条件下的保冷;
2) 工艺要求散热很小的保温;
3) 承受荷载(包括静载和动载)较大的保温。例如城市集中供热的直埋敷设管道保温等。