Теплоизоляционные материалы

Тепловая изоляция в тепловых аппаратах применяется для уменьшения потерь тепла аппаратами и снижения температуры облицовочных поверхностей, а в холодильной технике — для уменьшения притока тепла в холодильные камеры, шкафы и т. д. Коэффициент теплопроводности теплоизоляции должны быть в пределах 0,03—0,05 Вт/(мК), а объемная масса — 30— 150 кг/м³. Материалы должны иметь микропористую структуру I объемом пор 90—98 %. Кроме того, такие материалы должны быть устойчивы к увлажнению, достаточно прочными, морозостойкими, неподверженными поражению микроорганизмами и не являться питательной средой для грызунов, не поглощать запахи, и не выделять их, быть трудносгораемыми, а при воздействии открытого пламени не образовывать токсических веществ. Рыхлые изоляционные материалы с низкой объемной плотностью имеют лучшие теплоизоляционные свойства. Однако, чем ниже Объемная плотность, тем менее термостойкими они являются. Поэтому для тепловых аппаратов надо применять сравнительно плот­ные изоляционные материалы: шлаковату, стекловолокно, порошкообразный кизельгур, торф, войлок, альфоль, асботкнь, мине­ральную вату и др. В холодильной технике широко применяются такие материалы, как шлаковата, пенополистерол, полиуретан, пе­нобетон, минеральные плиты на битумной основе (минеральная пробка), керамзит, древесноволокнистые плиты и др.

Пенополистерол ПС-БС выпускают в виде плит или фасонных изделий, например полуцилиндров и сегментов, используемых для теплоизоляции холодильных трубопроводов и аппаратов. Матери­ал изготавливают на основе сырья синтетического происхождения. Он обладает многими ценными свойствами: малой объемной мас­сой, высокой прочностью, низкой теплопроводностью и паропроницаемостью, незначительным увлажнением при контакте с во­дой, морозостойкостью — все это делает его одним из лучших ма­териалов для низкотемпературной теплоизоляции. Материал легко обрабатывается и распиливается подлине и толщине.

Пенобетон — камневидный пористый материал, выпускаю­щийся в виде плит и блоков различной объемной массы. Его изго­тавливают на основе цемента. Материал паропроницаем и легко увлажняется.

Керамзит — зернистый засыпной материал с максимальным размером частиц овальной и круглой формы 5— 50 мм; получается путем формовки и обжига глины. В зависимости от размера зерен меняются его объемная масса и коэффициент теплопроводности.

Перспективным материалом для теплоизоляции холодильников являются органические искусственные материалы — пенопласты, поропласты, получаемые путем вспенивания синтетических смол. В качестве пенообразователя применяют бикарбонат натрия, карбонат аммония, хлористый метилен, хладоны.

В данное время применяют пенополистерол, который наносят на трубопроводы и строительные конструкции путем заливки и на­пыления. Напыление смеси производят пистолетом-распылите­лем. Объем исходной смеси при этом увеличивается в 30—35 раз. Это позволяет получать изоляционные конструкции из готовых плит и выполнять их на месте производства работ путем заливки жидких компонентов материала в изолируемую полость, например, между наружными и внутренними ограждениями стен.

Возможно и напыление исходных жидких материалов на по­верхность изолируемых конструкций, где они самопроизвольно вспениваются и затвердевают. Это позволяет получать бесшовную однослойную теплоизоляционную конструкцию любой заданной толщины с минимальным количеством крепежных деталей, так как теплоизоляционный слой имеет высокие прочностные показа­тели и прекрасное сцепление (адгезию) со строительными конс­трукциями.

Технология изготовления пенополиуретана позволяет запол­нять его поры малотеплопроводными газами (например, хладонами), теплопроводность которых меньше, чем у воздуха.

Замена минерального волокна на вспененный полиуретан и стирол снижает удельное энергопотребление на 20—30 %. Наря­ду с вспенивающимся пенополиуретаном применяют формальдегидно-мочевинный пенопласт (ФМП) «Пиатерм» (мипора). ФМП изготавливают путем смешивания жидких компонентов, в резуль­тате чего образуется стабильная пена, в которую впрыскивается эмульсия смолы. В жидкотекучем состоянии пена подается в за­полняемое пространство, где затем затвердевает.

Ввиду того что трубопроводы холодильных установок имеют низкую температуру, они увлажняются водяными парами из воз­духа, что вызывает их коррозию. Для зашиты теплоизоляции от ув­лажнения применяют паро- и гидроизоляционные материалы: би­тумы, толь, рубероид, гидроизол, пергамин и др.

Теплоносители

Все теплоносители, используемые на предприятиях общественного питания, в зависимости от класса оборудования могут подразделены на три следующие группы:

• теплоносители для непосредственного контакта с пищевыми продуктами — вода, водяной пар, жир, влажный воздух;

• теплоносители для обогрева пищевых продуктов через поверхность нагрева — вода, водяной пар, продукты сгорания топлива;

• так называемые промежуточные теплоносители, служащие для передачи теплоты от источника тепла (газовых горелок, электронагревательных элементов и т. п.) к пищевым про­дуктам, — вода, водяной пар, высокотемпературные органи­ческие теплоносители (ВОТ), минеральные масла и др.

С точки зрения технической и экономической целесообразности применения промежуточные теплоносители должны иметь большую теплоту парообразования, малую вязкость, высокие температуры при малых давлениях и возможность регулирования температуры, а также быть дешевыми и доступными и не вызывать коррозию оборудова­ния, что приводит к снижению эксплуатационных расходов.

Водяной пар как теплоноситель находит большое распростра­нение вследствие высокого коэффициента теплоотдачи при компенсации и большой теплоты парообразования. Кроме того, постоянная температура конденсации при заданном давлении дает возможность поддерживать постоянный температурный режим.

Пар получают при испарении и кипении воды. Испарение про­исходит с поверхности воды; его интенсивность возрастает с уве­личением температуры воды и уменьшением влажности воздуха. при определенной температуре воды парообразование происходит по всей ее массе. Этот процесс называется кипением, а температу­ра, при которой происходит парообразование по всей массе, — температурой кипения. В процессе кипения температуры воды и пара одинаковы. Температура кипения воды зависит от давле­ния: с увеличением давления температура повышается.

Различают пар насыщенный и перегретый. Насыщенный пар может быть сухим и влажным.

Сухим насыщенным паром называется пар, который при темпе­ратуре насыщения (кипения) не содержит капелек жидкости. Он не устойчив, так как при незначительном охлаждении превращает­ся во влажный пар, а при нагревании при постоянном давлении — в перегретый.

Влажным насыщенным паром называется пар, содержащий в своем составе капельки жидкости. Он характеризуется степенью сухости. Степень сухости — отношение массы сухой части насыщенного пара к общей массе данного насыщенного пара. Влажность пара — отношение массы капелек жидкости к об щей массе пара.

В качестве промежуточных теплоносителей при нагреве до высокой температуры (выпечка, жарка) используются так называе­мые высокотемпературные органические теплоносители, к которым относятся дифенильная смесь и диарилметаны: дитолилметай (ДТМ) и дикумилметан (ДКМ).

Минеральные масла — темные или светло-коричневые жидкос­ти, не имеющие запаха, являющиеся продуктами переработки не­фти и применяющиеся в качестве теплоносителей в некоторых ап­паратах. Это такие масла, как вапор-Т, компрессионные, цилинд­ровые и др. Температура кипения минеральных масел находится в пределах от 250 до 300 °С, и в тепловых аппаратах они находятся только в однофазном (жидком) состоянии. К недостаткам мине­ральных масел относятся значительное возрастание вязкости при длительном использовании и разложение под действием темпера­туры, что приводит к образованию на поверхности нагрева пленки, ухудшающей теплообмен. Интенсивность теплоотдачи от масла к стенке в 4—6 раз ниже, чем от конденсирующихся водяных па­ров. Чтобы размеры теплового аппарата не были слишком велики по сравнению с аппаратами, обогреваемыми водяным паром, ру­башку масляного аппарата заполняют почти полностью. Значи­тельное количество масла в рубашке теплового аппарата увеличи­вает его инерционность и снижает КПД.

Выбор того или иного вида теплоносителя в тепловом аппарате осуществляется на основе технической и экономической целесооб­разности. Техническая целесообразность определяется размерами ап­парата, возможностью автоматизации процесса нагрева, диапазоном регулирования мощности, скоростью нагрева, безопасностью работы аппарата, КПД, простотой обслуживания и ремонта аппарата Экономическая целесообразность определяется дешевизной и доступностью теплоносителя, его нейтральностью к металлам и продуктам, долгосрочностью работы без изменения физико-хи­мических свойств, низкими эксплуатационными расходами.

В конечном итоге окончательный выбор теплоносителя зави­сит от целевого назначения теплового аппарата, условий его экс­плуатации, надежности и профессионального уровня обслуживаю­щего персонала.