气凝胶绝热毡替代传统隔热材料节能降耗 山东金石气凝胶绝热毡在热力管道保温工程中的应用
     随着我国材料加工工业技术水平的不断发展,保温材料也有了长足的进步和发展,新型二氧化硅金石气凝胶保温材料集导热系数低、保温隔热性能好、理化性能稳定、高温不燃、完全防水、无毒害、绿色环保等诸多优良性能于一身,目前部分高温蒸汽管道及直埋蒸汽管道工程已经率先使用。
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     为探究复合保温结构实际保温效果,金石小编通过模拟计算蒸汽管道传热工况,进行数据整理、计算分析,得出基本结论,为今后复合保温结构的优化提供参考。
     气凝胶材料简介
     气凝胶(aerogel),1930年由美国人凯斯特首次合成,其成份98%为空气,是一种由纳米级粒子聚集并以空气为分散介质的新型非晶固态材料,是一类具有独特光学、热学及电学性能的轻质纳米多孔材料。气凝胶是目前已知的导热系数、保温的材料,纳米多孔三维结构, 主要成份是二氧化硅,故也称为二氧化硅气凝胶。
     二氧化硅气凝胶因其独特纳米多孔结构,可有效阻止热量传输的三种方式。凝胶包覆空气,直径在30-70nm可以无限降低热对流(70nm时空气静止);纳米多孔结构致体积密度大,凝胶壁无限长,可以无限降低热传导;弧面结构多,有无数遮阳板效应,可以无限降低热辐射。
     二氧化硅气凝胶保温材料特性及对比分析
     1、导热系数低
     气凝胶绝热毡具有其他传统保温材料不可比拟的低导热系数,300℃时,材料导热系数仅为0.024w/(mk),大大低于其他材料。同等条件下保温厚度仅为传统材料的1/4~1/5,可大大降低保温层厚度,应用于直埋蒸汽管道时,能减小外套管尺寸,减少埋地开挖量,降低外套管材料、运输、施工成本。
     2、散热损失小,节能率高
     表面温度相同的条件下,气凝胶保温层厚度降低,散热面积明显减小,管道散热损失减小,大大减小长距离蒸汽管道的温降和压降,有效减少能耗损失。
     3、防水性好
     气凝胶绝热毡憎水率≥99%,无需特殊防水措施,在雨天或潮湿的环境下仍可施工。而传统材料不完全防水,防护板表面需喷涂金属密封胶进行防水。
     4、抗压抗拉
     气凝胶绝热毡在10%形变下的抗压强度≥100 kpa,回弹性好,完全可支撑外套管的荷重。而传统保温材料结构松散,压缩形变大,受压回弹性差,压缩后导热系数明显上升。使用气凝胶绝热毡,可降低施工过程中一些不可控因素对保温效果的影响。
     5、使用寿命
     气凝胶绝热毡整体性好,具有较好的抗震抗拉性,在使用过程中不出现颗粒堆积、沉降等现象;20年模拟测试收缩率小于1%,导热系数无变化。传统保温材料材料结构松散,自重、设备振动、材料进水等极易导致材料解体、沉降,保温效果明显下降。
     采用二氧化硅气凝胶+复合硅酸铝复合保温结构能够有效地减小管道保温壁厚,针对高温管道更有其实际运用的条件,建议今后对于温度较高的蒸汽管道(大于340℃),适当采用此种保温形式。
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