7

Практична робота № 2

1 ТЕМА: Ознайомлення з видами теплоізоляційних матеріалів.

2 МЕТА: Навчитися визначати вид теплоізоляційного матеріалу.

3 В наслідок виконання практичної роботи студенти повинні знати: що таке теплоізоляційні матеріали, як вони класифікуються; види теплоізоляційних матеріалів. Повинні вміти: відрізняти види теплоізоляційних матеріалів.

4 ОБЛАДНАННЯ: інструкція до практичної роботи, довідкова література.

5 Послідовність виконання роботи:

5.1 Уважно вивчити теоретичний матеріал практичної роботи та відповісти письмово на питання наведені в кінці практичної роботи.

5.2 Теплоізоляційними називають матеріали, які мають низьку теплопровідність. Теплоізоляційні матеріали та вироби, які використовують в промисловості та теплоенергетиці, значно знижують втрати теплоти та холоду, забезпечують економію палива та енергії, забезпечують надійний режим роботи технологічного обладнання, створюють безпечні умови праці.

Теплоізоляційні матеріали в залежності від виду основної сировини поділяються на неорганічні, ті які виготовляються на основі різноманітних видів мінеральної сировини (гірничих порід, шлаків, скла, азбесту), та органічні, сировиною для виробництва яких слугують природні органічні матеріали (торф’яні, дерев’яно – волокнисті), матеріали на основі пластичних мас, та змішанні (фіброліт, перліто – пластобетон і т.д.).

За формою та зовнішнім виглядом теплоізоляційні матеріали можуть бути: штучні (плити, блоки, шкарлупи, сегменти, цегла, циліндри), рулонні та шнурові (мати, шнури, джгути), рихлі та сипучі (вата, перлітовий пісок, вермікуліт).

За структурою теплоізоляційні матеріали поділяють на волокнисті (мінераловатні, скловолокнисті), зернисті (перлітові, вермікулітові), чарункові (вироби з чарункових бетонів, піноскла).

За щільністю теплоізоляційні матеріали поділяються на марки: особливо низької щільності - 15, 25, 35, 50, 75; низької щільності 100, 125, 150, 175; середньої щільності – 200, 225, 250, 300, 350 та щільні – 400, 450, 500, 600. Щільність матеріалу невисока, звичайно 0,2 – 2,5МПа, лише в окремих випадках вона досягає 10МПа.

В залежності від жорсткості (остаточної деформації стискання) матеріали розрізняють: м’які (М) – мінеральна та скляна вата, вата з каолінового та базальтового волокна та ін.; напівжорсткі (Н) – плити з штапельного скловолокна на синтетичному зв’язуючому та ін.; жорсткі (Ж) – пліти з мінеральної вати на синтетичному зв’язуючому; підвищеної жорсткості (ПЖ); тверді (Т).

За теплопровідністю теплоізоляційні матеріали поділяються на класи: А – низької теплопровідності до 0,06 Вт/(м*К), Б – середньої теплопровідності – від 0,06 до 0,115 Вт/(м*К), В – підвищеної теплопровідності – від 0,115 до 0,175 Вт/(м*К).

Теплоізоляційні матеріали повинні бути біостійкі, тобто підлягати загниванню та порчі комахами та гризунами, сухими, з невеликою гігроскопічністю, так як при зволоженні їх теплопровідністю значно підвищуються, хімічно стійкими, а також володіти тепло- та вогнестійкістю.

Для теплової ізоляції трубопроводів, технологічного обладнання, теплосилових установок та об’єктів з температурою вище 100^оС застосовують неорганічні теплоізоляційні матеріали та вироби.

Для теплозахисту будівельних конструкцій, технологічного обладнання та трубопроводів застосовують теплоізоляційні матеріали мінерального походження:

1. Мінеральна вата та вироби з неї складаються з окремих волокон, які отримують роздувом струмен розплавів гірних порід чи металургійних шлаків. В залежності від середньої щільності мінеральну вату поділяють на марки: 75, 100, 125, 150. Теплостійкість мінеральної вати досягає 700^оС. Мінеральна вата трудомістка в застосуванні та схиляється до злежування, тому в теперішній час з неї головним чином виготовляють вже готові вироби. Мінераловатні вироби отримують внаслідок склеювання волокон різноманітними зв’язуючими (синтетичними смолами, бітумом, крохмальом) чи рідше прошивкою мінеральної вати, покритої з обох боків папером. Випускають гибкі, жорсткі та напівжорсткі мінераловатні вироби. До гибких виробів відносять мінеральний войлок, прошивні мати та теплоізоляційний шнур.

Жорсткі та напівжорсткі теплоізоляційні мінераловатні плити отримують на синтетичному зв’язуючем. Вони необхідні для теплової ізоляції будівельних конструкцій, промислового обладнання та трубопроводів.

Мінеральну вату та вироби з неї застосовують для утеплення зовнішніх конструкцій будівлі, улаштування звукоізоліруючих слоїв в перекриттях та внутрішніх стінах будівель, ізоляції холодильних камер, теплових мереж, ізоляції холодильних камер, теплових мереж (трубопроводи гарячої води, пари і т.д.), обладнання теплоелектростанцій, котелень і т.п.

При транспортуванні та укладенні мінеральної вати та виробів з неї необхідно застосовувати заходи безпеки. Не дозволяти попадання мінерального волокна на шкіру та в дихальні шляхи, так як волокно мінеральної вати відрізняється жорсткістю та легко ламається, створює при цьому гострі частки, які викликають зуд та запалення шкіри та дихальних шляхів.

2. Скляна вата та вироби з неї отримують з розплавленої сировини шихти ( кварцовий пісок, кальцинована сода та сульфат натрію) або скляного бою. В залежності від середнього діаметру скловолокна розрізняють: ультротонке – діаметром 1 мкм, супертонке – 1…3 мкм, тонке ( текстильне) – 4…12 мкм, стовщене (ізольоване) – 12…25 мкм, та товсте ( удруге) – більш 25 мкм. По довжіні волокна скловолокно поділяється на безперервне та штапельне.

Матеріал, який складається з без порядно розташованих скляних волокон, називають скляною ватою.

Скляну вату отримують двома засобами: роздумом або центрифуговуванням рідкого розплаву скломаси або розплавленого скла. Призначення скляної вати: напівпродукт для виготовлення теплоізоляційних виробів – матів, смуг, плит та скорлуп, а також тканих матеріалів; в окремих випадках її застосовують в якості набивочного матеріалу. Матеріал пухких та в теплоізоляції ущільнюється по товщині в 1,5… 2 рази. Скляну вату масою до 60кг пакують в паперові або хлопчатопаперові мішки.

Мати та смуги виготовляють з безперервного скляного волокна, скріпленого прошивкою скляною ниткою. Щільність цих виробів не більш 175 кг/м³, теплопровідність не більш 0,04…0,05 Вт/(м*К). Мати випускають довжиною 1000…3000мм, шириною 200…700 мм, товщиною 10…50 мм; смуги – довжиною 500…5000 мм з інтервалом крізь 500 мм, шириною 30…250 мм, товщиною 10…50 мм. Мати та смуги застосовують для ізоляції поверхностей температурою від 200 до 450оС. Матами ізолюють трубопроводи діаметром 108 мм та апарати, а смугами – трубопроводи діаметром до 108 мм.

Напівжорсткі плити з скляного волокна на синтетичному з’язуючому випускають оклеєними з однієї або двох сторін склотканиною, алюмінієвою фольгою або іншими обкладочними матеріалами або без оклеювання. Щільність плит не більше 50…75 кг/м³, теплопровідність не більше 0,047 Вт/(м*К). Плити виготовляють в формі прямокутних пластин довжиною 1000 мм, шириною від 500 до 1500 мм та товщиною 30…80 мм.

Вироби з скловолокна застосовують не тільки в якості теплоізоляційного матеріалу для будівельних конструкцій, промислового обладнання та трубопроводів при температурі не вище 200^оС, але також використовують для ізоляції промислових холодильників.

3. Азбестозмістовні матеріали та вироби. Для теплової ізоляції застосовують звичайно хризотиловий азбест, який володіє високою температуростійкістю. Введення азбесту в теплоізоляційні вироби знижує їх щільність та теплопровідність та підвищує міцність. Азбестозмістовні матеріали та вироби застосовують для теплової ізоляції промислового обладнання та трубопроводів, які працюють при високих температурах.

Азбестовий шнур виготовляють діаметром від 0,70 до 32 мм з декількох кручених ниток з плетінням або без нього. За призначенням азбестові шнури виготовляють марок ШАОН. ШАН, ШАГ, ШАП. Шнури випускають намотаними в Бабіни, клубки або бухти та пакують в папір, поліетиленову плівку або пакувальну тканину; зберігають їх в зачиненому приміщенні. Застосовують шнури для теплової ізоляції трубопроводів малих діаметрів (до 76 мм) та промислового обладнання при температурах до 500^ос.

Азбестова тканина, виготовляється з азбестових ниток на ткальних станках, випускають в вигляді полотнищ довжиною до 25 м, шириною 1…1,5 м, товщиною від 1,4 до 3,5 мм, закручених в рулони. Щільність азбестової тканини біля 0,1 Вт/(м*К). Застосовують таку тканину в якості зовнішньої оболонки теплоізоляційних матеріалів, заповнених волокнистими та сипучими теплоізоляційними та обшивки гарячих трубопроводів малих діаметрів в один або декілька шарів для попередження опіків.

Теплоізоляційні азбестові матраци виготовляють в вигляді тюфяків, які шиті з азбестових тканин, з наповнювачем з сипучих або волокнистих теплоізоляційних матеріалів (порошок сов еліту або обпеченого вермікуліту, мінеральна вата або скляна вата, волокнистий азбест 4…5 й групи). Товща матраців 30…50 мм, довжина 8…10 м, ширина, яка потрібна. Щільність азбестових матраців 30 ….400 кг/м³, теплопровідність 0,09 …0,11 Вт/(м*К).

Застосовують матраци в якості ізоляції, яку можна зняти тобто фланцевих з’єднань арматури, механізмів і т.д. Межева температура застосування матрацу залежить від температуростійкості азбестової тканини та наповнювача.

Азбестовий папір – вогнестійкий листовий (розміром 1000 х 950 мм, товщиною 0,5; 1 та 1,5 мм) або рулонний ( шириною 670, 950 та 1150 мм, товщиною від 0,3 до 1 мм) матеріал. Щільність азбестового паперу 850 кг/м3; щільністю 0,27 Вт/(м*К); межова температура застосування 500^оС.

Азбозурит – порошок, який складається з суміші молодого діатоміту або трепелу та азбесту. Азбозурит, начинений водою, застосовують в вигляді мастики для нанесення підмазочного шару та для обробки поверхні ізоляції, а також в якості мастичної ізоляції поверхні промислового обладнання та трубопроводів при температурі до 900оС. Щільність азбозуріту в порошку біля 500 кг/м3, відформованого теплоізоляційного матеріалу з азбозуріту 0 600…800 кг/м3, теплопровідність при середній температурі 25^оС 0,17….0,22 Вт/(м*К). Азбозуріт перевозять навалом та зберігають в умовах, які виключають забруднення та зволоження.

Совелітові вироби випускають в вигляді плит довжиною 500мм, шириною 170, 250, 500 мм, товщиною 40….75 мм, сегментів та напівциліндрів довжиною 500 мм, внутрішнім діаметром 57….426 мм, товщиною 40….80 мм. Щільність совелітових виробів в сухому стані – не більш 400 кг/м³, теплопровідність – не більш 0,083 Вт/(м*К).

Совелітові вироби застосовують для теплової ізоляції енергетичного та технологічного обладнання, а також трубопроводів при температурі ізольованих поверхонь до 500^оС. Вироби встановлюють насухо або на мастиці зі змішуванням поперечних швів з кріпленням бандажними кільцями (два на довжину напівциліндра). Теплоізоляційний шар повинен бути захищеним покривним шаром.

4. Перліт і перлітові теплоізоляційні вироби. Перліт – порода вулканічного походження скловидного характеру. При обжигу (1000^оС) в спеціальних пічках перліт спучується, збільшуясь в об’ємі до 20 разів.

Спучений перліт - пористий легко вісний, високотемпературностійкий м теплопровідність їх відповідно 0,047…..0,093 та 0,076….0,093 Вт/(м*К).

матеріал.

В залежності від розміру зерен спучений перліт поділяється на пісок – зерна розміром не менше 5 мм та щебінь – зерна розміром від 5 до 20 мм.

Насипана щільність спученого перлітового піску від 75 до 500 кг/м3,щебня від 300 до 600 кг/м³;

Спучені перлітові пісок та щебінь застосовують як легкий заповнювач при виготовленні теплоізоляційних виробів та бетонів. Зв’язуючими матеріалами для них слугують портландцемент, пластичні глини. Розчинне скло, нафтовий бітум, синтетичні смоли. Щільність перлітових виробів (плити, напівциліндри, сегменти та інш.) 250…..450 кг/м³, теплопровідністю 0,058…..0,21 Вт/(м*К).

5. Вермікуліт та вермікулітові теплоізоляційні вироби. Спучений вермікуліт високопорістий сипучий матеріал у вигляді луски золотистого коляру, який отримують при обжигу природного вермікуліту ( об’єм останнього збільшується в 20 разів і більше). Спучений вермікуліт характеризується високою пористістю, малою теплопровідністю та підвищеною вогнестійкістю. Цей матеріал у вигляді зерен розміром від 1 до 10 мм та щільністю від 100 до 200 кг/м³ використовують в якості засипки ізольованих поверхонь температурою до 1100^оС, а також для виготовлення формованих виробів.

При виготовленні теплоізоляційних виробів в якості з’язуючих речовин застосовують цемент, гіпс, пластичну глину, бітум, розчинне скло, синтетичні смоли. Окрім того, в якості додавання використовують волокнисті матеріали, наприклад азбест, скловолокно.

Щільність виробів з спученого вермікуліту (плити, напівциліндри, сігменти та інш.) 250…350 кг/м³, теплопровідність 0,087….0,099 Вт/(м*К). Застосовують їх для теплової ізоляції споруд, промислового обладнання та трубопроводів при температурі ізольованих поверхонь до 600^оС.

6. Піноскло (чарункове скло) – Піноскло – матеріал чарункової структури, який отримують спіканням суміші з тонко помеленого скляного порошку та газо утворювача (дрівісний вугіль, кокс). Піноскло після охолодження володіє високою міцністю, кислото- та водостійкістю, низькою теплопровідністю. Щільність піноскла 130…..250кг/м³; теплопровідність 0,058…0,086 Вт/(м*К). Піноскло у вигляді блоків (плит) довжиною 200….10000 мм, шириною 200…..500 мм та товщиною 100…..140 мм застосовують для утеплення стін, перекриттів, крівель та інших часток будівель, а у вигляді напівциліндрів та сегментів – для ізоляції теплових агрегатів та теплопроводів при температурі ізольованих поверхонь не більш 400^оС.

7. Чаруночні бетони та вироби з них. Чаруночні бетони – неприродний кам’яний матеріал, який складається з затверділої в’яжучої речовини з рівномірно розподіленими в ньому замкненими порами діаметром не більш 1….2 мм, які складають 65…..85% об’єму. Внаслідок великої пористості чаруночні бетони володіють малою теплопровідністю, і тому їх застосовують в якості теплоізоляційного матеріалу.

Чарункові бетони випускають у вигляді плит довжиною від 500 до 1000 мм, шириною 500 мм та товщиною від 80 до 240 мм. Щільність їх в сухому вигляді 350….400 кг/м³; теплопровідність 0,093…..0,104 Вт/(м*К). З чаруночних бетонів виготовляють також напівциліндри та сегменти для теплової ізоляції поверхонь трубопроводів. Вироби з чаруночних бетонів застосовують для теплової ізоляції будівельних конструкцій (стін, покрівлі) в вогнезахисних поясах та теплової ізоляції промислових агрегатів температуру поверхні до 400^оС.

8. Теплоізоляційні матеріали з органічної сировини. Такі матеріали виготовляють з деревини, торфу однорічних рослин, шерсті тварин. Найбільше застосування в будівництві знаходять фібролітові плити.

Плити фібролітові на портландцементі виготовляють з суміші дерев’яної стружки (шерсті) та портландцементу шляхом пресування та твердіння. Плити випускають довжиною 2400 та 3000 мм шириною 600, 1200 мм, товщиною 30…. 150 мм.

Плити торф’яні теплоізоляційні виготовляють з погано розклавшогося торфу. Плити випускають довжиною 1000 мм, шириною 500 та 1000 мм, товщиною 30 3 мм.

Плити необхідні для теплоізоляції поверхонь промислового обладнання, трубопроводів та будівельних конструкцій, які мають температуру не вище 100оС. При транспортуванні плити пакують в жорстку тару. Маса однієї кипи не повинна перевищувати 80кг. Зберігають торф’яні плити в умовах, не дозволяючи механічне руйнування, зволоження та возгоряння.

9. Теплоізоляційні пластмаси (пінопласти) – високопорісті газонаповнені матеріали, які отримують різноманітними засобами з синтетичних смол та володіють теплоізоляційними властивостями в поєднані з гарними міцносними показниками.

Полістирольний пінопласт (пінополістирол) – теплоізоляційний матеріал в вигляді піни з рівномірною замкнутопорістою структурою, виготовляє мий з суспензійного спінювального самозатухаючого полістиролу. Пінополівінілхлорид виготовляють з складних композицій на основі полівінілхлоридної смоли та випускають у вигляді плит розміром 525 х 750 мм, товщиною 30….70мм. Застосовують пінополістирол як утеплітель в охолоджуючих конструкціях та в холодильних установках для теплоізоляції технологічного обладнання.

Пінополіуретан – спучена легка пластична маса, яку отримують в наслідок реакції між декількома хімічними речовинами, які спінюються в спеціальних установках. Пінополіуретан може бути жорстким та еластичним. Пінополіуретан напиляють на ізольовані поверхні до потрібної товщини, матеріал швидко твердіє та створює теплоізоляційний шар. Застосовують його для теплової ізоляції фасонних криволінійних та труднодоступних поверхонь, холодильних установок та іншого обладнання. Температура застосування від – 180 до 70^оС.