عملکرد و نقش عایق های حرارتی در صنعت ویژگی ها و انواع آن ها

عایق های حرارتی صنعت

از عایق های حرارتی در صنایع مختلف مانند صنعت پتروشیمی، نفت و گاز، سیمان و … برای عایق کاری تجهیزات استفاده می شود. عایق حرارتی ماده و یا ترکیبی از مواد است که مانع از انتقال حرارت و انرژی می شوند. از عایق های حرارتی در صنعت به دلایل زیر استفاده می شوند:
۱- حفظ انرژی (با جلوگیری و یا کاهش اتلاف حرارت)
۲- کنترل دمای سطح تجهیزات به منظور ایمنی افراد
۳- کنترل دمای فرایند در صنعت و کمک به رسیدن به دمای مطلوب
۴- جلوگیری از کندانس شدن آب بر روی سطوح سرد
۵- افزایش راندمان گرمایش و سرمایش
۶- جلوگیری از خوردگی تجهیزات
۷- جلوگیری از آتش سوزی و ضد حریق کردن تجهیزات
۸- کاهش میزان مصرف سوخت و کاهش میزان آلاینده های هوا

دمای کارکرد عایق های حرارتی که در صنعت و به منظور عایق کاری تجهیزات استفاده می شوند بین ۷۵- تا ۸۱۵ درجه سانتیگراد است. بسته به دمای کارکرد، عایق های حرارتی به دو گروه عایق های حرارتی گرم و عایق های حرارتی سرد تقسیم بندی می شوند.
به موادی که در دمای کمتر از ۷۵- درجه سانتیگراد کار می کنند Cryogenic می گویند و موادی که در دمای بالاتر از ۸۱۵ درجه سانتیگراد کار می کنند نسوز یا Refractory نامیده می شوند.

انواع عایق های حرارتی

عایق های حرارتی از نظر شکل موادی که در ساخت آن ها استفاده شده اند و همچنین از نظر فرم خود عایق حرارتی به چند گروه تقسیم می شوند.

انواع عایق حرارتی از نظر اجزاء سازنده آن ها

– عایق های حرارتی الیافی: اجزاء سازنده ی این عایق های حرارتی بصورت الیاف نازکی می باشد که در فضای خالی بین آن ها، هوا وجود دارد. عملکرد این نوع عایق های حرارتی به این صورت است که هوای به دام افتاده در بین الیاف اجازه عبور حرارت را نمی دهد و این باعث عایق شدن این مواد نسبت به حرارت می شود.
الیاف می توانند بصورت موازی با سطحی که عایق بر روی آن نصب می شوند، قرار گیرد و یا بصورت درهم باشند و همچنین می توانند بصورت جدا از هم و یا بصورت چسبیده به هم باشند. معروفترین نوع این عایق ها، عایق های حرارتی پشم سنگ، پشم سرباره و پشم شیشه می باشد که همانطور که از نام آن ها مشخص است مواد اولیه آن ها متفاوت می باشد.

معمولا این الیاف ها به وسیله یک ماده افزودنی آلی به یکدیگر متصل می شوند. ذکر این نکته مهم است که چون معمولا این افزودنی های آلی در دمای بالا عملکرد خود را از دست می دهند در عایق کاری تجهیزات صنعتی که در دمای بالا کار می کنند نمی توان از عایق های حرارتی الیافی دارای این مواد آلی استفاده کرد، بنابراین برای عایق کاری اینگونه تجهیزات می توان از عایق های الیافی پتویی (مانند پشم سنگ پتویی) استفاده کرد که برای اتصال الیاف به یکدیگر از تورسیمی استفاده شده است.
– عایق های حرارتی حفره دار (سلولی): این عایق های حرارتی از حفره های کوچکی که از یکدیگر جدا شده اند تولید می شوند. مواد تشکیل دهنده ی آن ها معمولا شیشه، پلاستیک و یا پلیمرهایی مانند پلی استایرن، پلی اورتان و پلی ایزوسیانورات است.
– عایق های حرارتی گرانول: این نوع عایق های حرارتی از ذرات کوچکی که دارای حفره می باشند، تولید می شوند. به این نوع عایق ها، عایق های حرارتی سلولار نمی گویند زیرا هوا می تواند از بین آن ها عبور کند. این عایق ها می توانند با استفاده از پرکننده و یا الیاف و یا با یک واکنش بصورت سخت و تکه ای در آیند.

انواع عایق های حرارتی از نظر فرم

عایق های حرارتی در فرم ها و شکل های مختلفی تولید می شوند. مهم ترین این فرم ها بصورت زیر است:
عایق های حرارتی صفحات سخت: که بصورت بلوک ها، ورقه ها، تخته ها، قطعات انحنا دار و شکل های از قبل تعیین شده و … تولید می شوند. مواد سلولار، گرانول و فیبری به این شکل می توانند تولید شوند.
عایق های حرارتی صفحات قابل انعطاف: مانند عایق های تخته ای انعطاف پذیر و شکل های از قبل تعیین شده، عایق های حرارتی الیافی و سلولار می توانند به این شکل تولید شوند.
عایق های حرارتی پتویی: عایق های انعطاف پذیری هستند که از الیاف تولید می شوند.
سمنت ها: مخلوطی از الیاف فیبری، گرانول ها و یک ماده ی سخت کننده است که در اثر فشار و یا هوا خشک و سخت می شوند.
فوم ها: برای پر کردن حجم ها و اشکال نا مشخص استفاده می شوند (اطراف شیر، فلنچ و …)، فوم های تزریقی و اسپری کردن روی سطوح.

خواص عایق حرارتی

در انتخاب عایق حرارتی مناسب باید خواصی که در عملکرد آن ها اثر می گذارتد را شناسایی کرد و بر اساس آن ها عایق مناسب را انتخاب کرد. در اینجا سعی شده است که به مهم ترین این خواص اشاره شود.

خواص حرارتی عایق ها

– محدوده دمای کارکرد عایق، حداقل و حداکثر دمایی که عایق در آن خواص خود را حفظ می کند
– هدایت حرارتی C
– هدایت حرارتی K
– انتقال حرارت E
– مقاومت حرارتی R
– انتقال حرارت U

خواص شیمیایی و مکانیکی عایق
این خواص زمانی اهمیت پیدا می کنند که عایق ها در مکان ها و شرایط خاص مورد استفاده قرار گیرند. مهم ترین این خواص عبارتند از:
– خاصیت اسیدیته و قلیائیت عایق: زمانی اهمیت پیدا می کند که عایق در معرض رطوبت قرار گیرد.
– شکل ظاهری مناسب عایق حرارتی
– فشار شکست: عایق حرارتی باید تحمل فشاری که در زمان حمل و یا در مکانی که نصب می شود به آن وارد می شود را داشته باشد
– خواص موئنیگی: در زمان قرار داشتن عایق در مجاورت مایعات
– ضد حریق بودن و مقاومت به آتش سوزی
– واکنش شیمیایی: مقاومت به خوردگی و عدم تولید گازهای سمی در هنگام آتش سوزی
– ضریب تغییر حجم
– ضریب تحمل فشار: این ویژگی زمانی لازم است که عایق در مکان نصب شود که تحت فشارهای غیر نرمال قرار گیرد و یا باشد فشاری را تحمل کند.
– دانسیته (وزن مخصوص): دانسیته عایق بر روی برخی از خواص آن مانند تحمل فشار تاثیر می گذارد و همچنین در بعضی از اصول طراحی مانند تعیین وزن لوله با عایق اهمیت دارد.
– ثبات ابعادی: هنگامی که عایق حرارتی در معرض گرما قرار می گیرد، تغییر شکل آن و یا روان شدن عایق می توانند باعث ایجاد خطراتی شود.
– مقاومت در برابر نور ماوراء بنفش
– مقاومت در برابر رشد قارچ و باکتری ها
– سمیت
– شره کردن عایق: در مورد عایق هایی سمنتی و یا عایق هایی که رزماستیک در آنها استفاده می شود، مهم است.
– انتقال صدا
– ضریب جذب صدا: زمانی که عایق در محیط هایی مانند بیمارستان، سینما، سالن های کنفرانس و مکان های ضبط صدا استفاده می شود، مهم است.