Изоляция и её роль

Изоляция и её роль

Опубликовано: Пятница Ноябрь 22nd, 2019
Важно знать, как тепло передается в рыбных трюмах. Тепло передается с помощью проводимости, конвекции или излучения или комбинации всех трех. Тепло всегда перемещается от более теплых к более холодным областям; это ищет баланс. Если внутренняя часть изолированного рыбного трюма холоднее, чем наружный воздух, рыбный трюм извлекает тепло снаружи. Чем больше разница температур, тем быстрее тепло течет в более холодную зону. А здесь вы сможете приобрести труба вус изоляции Проводимость . В этом режиме тепловая энергия передается через твердое вещество, жидкость или газ от молекулы к молекуле в материале. Чтобы проводилось тепло, между частицами должен быть физический контакт и некоторая разница температур. Следовательно, теплопроводность является мерой скорости теплового потока, передаваемого от частицы к частице. На скорость теплового потока через конкретный материал будет влиять разность температур и его теплопроводность. Конвекция . В этом режиме тепло передается, когда нагретый воздух / газ или жидкость перемещается из одного места в другое, унося с собой тепло. Скорость теплового потока будет зависеть от температуры движущегося газа или жидкости и от скорости потока. Лучевая . Тепловая энергия передается в виде света, в виде инфракрасного излучения или другой формы электромагнитных волн. Эта энергия исходит от горячего тела и может свободно перемещаться только через полностью прозрачную среду. Атмосфера, стекло и полупрозрачные материалы пропускают значительное количество лучистого тепла, которое может поглощаться при падении на поверхность (например, поверхность палубы корабля в солнечный день поглощает лучистое тепло и нагревается). Хорошо известен тот факт, что светлые или блестящие поверхности отражают больше лучистого тепла, чем черные или темные поверхности, поэтому первые будут нагреваться медленнее. На практике поступление тепла в рыбные трюмы / контейнеры для рыбы является результатом сочетания трех режимов, упомянутых выше, но наиболее значимым является прохождение через стены и настил.

5.1.2 Определения

Тепловые свойства изоляционных материалов и других конструкционных материалов для рыболовных судов известны или могут быть точно измерены. Величина теплопередачи (потока) через любую комбинацию материалов может быть рассчитана. Тем не менее, необходимо знать и понимать определенные технические термины, чтобы можно было рассчитать тепловые потери и понять факторы, которые в них участвуют. По соглашению, конечное значение означает свойство материала независимо от его толщины, а конечное значение относится к свойству конкретного тела заданной толщины. Тепловая энергия Одна килокалория (1 ккал или 1000 калорий) - это количество тепла (энергии), необходимое для повышения температуры одного килограмма воды на один градус Цельсия (° C). Стандартной единицей СИ для энергии является Джоуль (Дж). Один ккал составляет примерно 4,18 кДж (это немного меняется в зависимости от температуры). Другая единица - Btu (британская тепловая единица). Один Btu соответствует примерно 1 кДж. Теплопроводность Проще говоря, это мера способности материала проводить тепло через его массу. Различные изоляционные материалы и другие типы материалов имеют конкретные значения теплопроводности, которые можно использовать для измерения их эффективности изоляции. Это может быть определено как количество тепла / энергии (выраженное в ккал, Btu или J), которое может быть проведено в единицу времени через единицу площади единицы толщины материала, когда существует единичная разница температур. Теплопроводность может быть выражена в ккал м -1 ° С -1 , БТЕ фут -1 ° F -1 и в системе СИ в ваттах (Вт) м -1 ° С -1 . Теплопроводность также известна как значение k. Коэффициент теплопроводности «л» (ккал м -2 ч -1 ° С -1 ) Это обозначается как l (греческая буква лямбда) и определяется как количество тепла (в ккал), проводимого за один час через 1 м 2 материала толщиной 1 м, когда температура падает через материал в условиях постоянный тепловой поток составляет 1 ° С. Теплопроводность установлена ​​тестами и является основной оценкой для любого материала. l также может быть выражено в Btu фут -2 ч -1 ° F -1 (британская тепловая единица на квадратный фут, час и градус Фаренгейта) или в единицах СИ в Вт м -2 Кельвин (К) -1 . Тепловое сопротивление Тепловое сопротивление является обратной величиной k-значения (1 / k). Тепловое сопротивление (R-значение) Термическое сопротивление (R-значение) является обратной величиной l (1 / л) и используется для расчета термического сопротивления любого материала или композитного материала. Значение R можно определить в простых терминах как сопротивление, которое любой конкретный материал оказывает тепловому потоку. Хороший изоляционный материал будет иметь высокое значение R. Для толщин, отличных от 1 м, значение R увеличивается прямо пропорционально увеличению толщины изоляционного материала. Это x / l, где x обозначает толщину материала в метрах. Коэффициент теплопередачи (U) (ккал м -2 ч -1 ° С -1 ) Символ U обозначает общий коэффициент теплопередачи для любого сечения материала или композита материалов. Единицами СИ для U являются ккал на квадратный метр сечения в час на градус Цельсия, разница между температурой воздуха внутри и снаружи. Это также может быть выражено в других системах единиц. Коэффициент U включает термическое сопротивление обеих поверхностей стен или пола, а также тепловое сопротивление отдельных слоев и воздушных пространств, которые могут содержаться внутри стены или самого пола. Проницаемость для водяного пара (pv) Это определяется как количество водяного пара, который проходит через единицу площади материала, имеющего единицу толщины, когда единицей является разность давления воды между обеими сторонами материала. Это может быть выражено в г см мм рт.ст. -1 м -2 день -1 или в системе СИ как г м мН -1 с -1 (грамм метр на мега ньютон в секунду). Устойчивость к водяному пару (р.в.) Это обратная величина проницаемости для водяного пара и определяется как rv = 1 / pv.

5.2 Зачем нужна изоляция

Основная функция теплоизоляционных материалов, используемых на небольших рыболовных судах, использующих лед, заключается в уменьшении передачи тепла через стенки трюмов, люки, трубы или стойки для рыб в место хранения охлажденной рыбы или льда. За счет уменьшения количества утечки тепла количество таяния льда может быть уменьшено и, таким образом, может быть повышена эффективность процесса обледенения. Как уже обсуждалось, лед используется из-за того, что он отводит тепловую энергию от рыбы, а также от тепловой энергии, протекающей через стенки контейнера для хранения. Изоляция в стенках контейнера может уменьшить количество тепла, которое входит в контейнер, и, таким образом, уменьшить количество льда, необходимого для охлаждения содержимого. Основные преимущества утепления рыбного трюма соответствующими материалами:
  • предотвращать попадание тепла от окружающего теплого воздуха, машинного отделения и утечек тепла (рыбы держат стены, люки, трубы и стойки);
  • оптимизировать полезную мощность рыбного трюма и эксплуатационные расходы на охлаждение рыбы;
  • чтобы помочь снизить потребности в энергии для холодильных систем, если они используются.

5.2.1 Изоляционные материалы

Поскольку на небольших судах часто требуется дополнительное место, а затраты на изоляцию могут составлять значительную долю затрат, связанных с постройкой, выбор изоляционного материала может быть очень важным. Несколько теплоизоляционных материалов используются в коммерческих целях для рыболовных судов, но немногие полностью подходят для этой цели. Основными проблемами являются недостаточная механическая прочность и влагопоглощение. Последнее представляет собой особенно значительную проблему на рыболовных судах, где тающий лед используется в качестве охлаждающей среды. Теплоизоляторы работают, задерживая пузырьки или газовые карманы внутри структуры пены. Когда эти газовые ячейки заполнены влагой, возникают значительные потери в эффективности изоляции. Теплопроводность воды (при 10 ° С) составляет 0,5 ккал м -1 ч -1 ° С -1, а теплопроводности льда (при 0 ° С) составляет 2 ккал м -1 ч -1 ° С -1 (около четырех раз значение воды). Для сравнения: сухой застойный воздух составляет около 0,02 ккал м -1 ч -1 ° С -1 . На рисунке 5.1 показана теплопроводность R-11, сухого воздуха, водяного пара и льда в изоляционном материале и показано значительное увеличение теплопроводности, которое может произойти, если воздух / газ заменяется водяным паром в изоляции. Поглощение влаги изоляционными материалами может происходить не только при непосредственном контакте с водой, просачивающейся в стенки трюма, но также и при конденсации водяного пара в стенках, где точка росы достигается при градиенте температуры через стенки. Поэтому правильная конструкция пароизоляционных барьеров имеет первостепенное значение для защиты изоляции от попадания влаги. В большинстве климатов передача водяного пара будет иметь тенденцию происходить снаружи внутрь трюмных стенок, поскольку внешняя температура, вероятно, будет выше, чем внутренняя температура. Это требует непроницаемого влагонепроницаемого слоя на внешней стороне изоляции, а также водонепроницаемого барьера на подкладке для предотвращения попадания жидкой расплавленной воды в изоляцию. Пароизоляция может быть достигнута либо через водонепроницаемые поверхности сборных теплоизоляционных панелей (сэндвич-панелей, одна сторона которых является пароизоляцией из оцинкованных стальных листов малой толщины, а другая - внутренняя отделка из алюминия с пластиковым покрытием или оцинкованного железа. листы), армированные пластиковые материалы, полиэтиленовые листы, пластиковые пленки минимальной толщины 0,2 мм или алюминиевая фольга минимальной толщины 0,02 мм, ламинированные битумной мембраной. Минимальная толщина алюминиевых или оцинкованных листов должна составлять 0,3 мм. РИСУНОК 5.1 Сравнение теплопроводности R-11, сухого воздуха, водяного пара, воды и льда в изоляционном материале
Источник : ASHRAE, 1981.

ВСТАВКА 5.1. Желательные характеристики изоляционных материалов для рыбных трюмов

Теплопроводность Лучшие изоляционные материалы должны иметь самую низкую теплопроводность, чтобы уменьшить общий коэффициент теплопередачи. Таким образом, потребуется меньше изоляционного материала. Сухой застойный газ является одним из лучших изоляционных материалов. Изоляционные свойства коммерчески доступных изоляционных материалов определяются количеством газа, удерживаемого внутри материала, и количеством газовых карманов. Следовательно, чем больше количество ячеек (которые могут сохранять застоя газа) и чем меньше их размер, тем ниже теплопроводность такого изоляционного материала. Эти ячейки не должны быть связаны, так как это позволит конвекцию тепла. Влагопроницаемость Лучшие изоляционные материалы должны иметь очень низкую паропроницаемость. Таким образом, водопоглощение становится незначительным. Конденсация и коррозия сведены к минимуму. Сопротивление / особенности установки Изоляционный материал должен быть устойчивым к воде, растворителям и химическим веществам. Он должен быть прочным и не терять быстро свою изоляционную эффективность. Это должно позволить широкий выбор клеев для его установки. Он должен быть простым в установке, легким и удобным в обращении. Обычные инструменты могут быть использованы для его установки. Он должен быть экономичным, со значительной экономией на первоначальных затратах, а также на долгосрочной производительности. Он не должен генерировать или поглощать запахи. Он не должен подвергаться воздействию грибка или плесени и не должен привлекать паразитов. Он должен быть стабильным по размерам, чтобы он не рассыпался и не упаковывался. Особенности безопасности Изоляционный материал должен быть оценен как невоспламеняющийся и невзрывоопасный. В случае, если изоляционный материал горит, продукты сгорания не должны создавать токсических опасностей.
МЕНЮ