Тепловая изоляция судовых трубопроводов выполняет следующие функции:
- снижение потерь тепла и холода в окружающее пространство;
- уменьшение тепловыделений в помещениях, где проходят трубопроводы;
- предотвращение отпотеваний холодных трубопроводов (исключение конденсации на поверхности является минимальным требованием, которому должна соответствовать любая низкотемпературная изоляции);
- предупреждение замерзания и поддержание требуемых технологических температур;
- обеспечение охраны труда обслуживающего персонала.
Тепловая изоляция позволяет создать безопасные и комфортные условия работы обслуживающего персонала. Она обязательна, если температура поверхности трубопровода превышает 60 °С. В интервале температур 55 ... 60 °С применяется изоляция по усмотрению строителей судовых систем.
Металлические трубы чаще всего подвержены повышенной коррозии в связи с неправильным подбором теплоизоляции и нарушением технологии монтажа. Минеральная вата и стекловата - прекрасная изоляция, но, к сожалению, её технические характеристики: игольчатая структура, кислая среда (водородный показатель Ph выше 6,5) и гигроскопичность вызывают активную электрохимическую коррозию наружной поверхности металлических труб, особенно в местах сварных швов и прорыва трубопровода. Поэтому на смену этой изоляции пришёл теплоизоляционный материал на основе вспененного каучука. Он негигроскопичен, обладает электроизоляционными свойствами, предохраняет металлические трубы от воздействия наведённых и блуждающих токов, что увеличивает срок службы вследствие полного устранения электрохимической коррозии на наружной поверхности труб.
Например, фирма «Lisolante К -Flex» (Милан, Италия) - один из ведущих производителей теплоизоляционных материалов из вспененного каучука - изготавливает теплоизоляционные материалы, соответствующие Международному сертификату качества ISO-9002, сертифицированные в России. Срок службы этих материалов свыше 50 лет со стабильным сохранением их теплоизоляционных свойств (коэффициент теплопроводности 0,036 ... 0,04 Вт/(м •К)).
Обычно для расчета тепловой изоляции задаются следующими среднестатистическими значениями температур теплообменных сред:
Обычно для расчета тепловой изоляции задаются следующими среднестатистическими значениями температур теплообменных сред:
- температура наружной поверхности труб принимается равной температуре теплоносителя внутри труб;
- предельная температура наружной поверхности изоляции принимается на 20 °С выше температуры окружающего воздуха;
- в местах, не связанных с постоянным пребыванием обслуживающего персонала, разность температур наружного слоя изоляции и окружающего воздуха допускается до 35 °С, а в отдельных случаях и до 45 °С;
- при окраске наружной поверхности изоляции в белый цвет удельный лучистый тепловой поток не превышает 120 Вт/м2, при допустимой разности температур между поверхностью изоляции и окружающим воздухом, равной 20 °С;
Наружная поверхность изоляции должна быть отштукатурена с помощью тех же материалов, из которых выполнен основной слой изоляции, и оклеена хлопчатобумажной тканью, окрашенной масляной краской, или покрыта металлическим кожухом, что увеличивает термическое сопротивление изоляции. Это увеличение термического сопротивления эквивалентно коэффициенту запаса для толщины изоляции. Например, отечественная промышленность производит высококачественные теплоизоляционные материалы «Thermoflex» и «Armaflex» (трубный и листовой материал из вспененного полиэтилена). Последний обладает высокой гибкостью материала, т.е. упруго сопротивляется температурным деформациям, что позволяет экономить трудозатраты и время на изоляцию трубопроводов, а также дает возможность изолировать любые самые сложные фасонные детали. Закрытая пористая структура «Armaflex» в сочетании со специальным покрытием «Arma-Chek» и дополнительным армированием стекловолокнистым полотном имеет следующие положительные свойства:
- практически исключает образование коррозии под изоляцией;
- обладает низким значением коэффициента теплопроводности (при 400 °С λ = 0,045 Вт/(м•К), при 0 °С значение λ = 0,036 ... 0,040 Вт/(м•К));
- диапазон рабочих температур от -40 °С до +105 °С, а для материалов холодного применения «AF/Armaflex» и «NH/Armaflex» от -196 °С до +105 °С, горячего применения «НТ/Armaflex» от -40 °С до +175 °С;
- хорошие акустические свойства;
- высокий фактор сопротивления проникновению влажности и водяного пара
- высокое сопротивление трещинообразованию, вспучиванию и шелушению;
- низкий индекс токсичности при пожаре (обладает способностью сопротивления распространению пламени и полностью отвечает всем требованиям пожарной безопасности);
- отсутствие пыли, волокон и газов, разрушающих озоновый слой (определяет высокую экологическую эффективность материала);
- покрытия с высокой степенью отражения ультрафиолета, имеющие стойкость к воздействию нефтепродуктов, химикатов, экстремальных погодных условий.
Для расчёта систем СЭУ, в частности, толщины слоя изоляции судовых трубопроводов, принимают среднее значение температуры забортной воды, равное 25 °С, среднее значение температуры окружающего воздуха в машинном отделении, равное 35 °С, в других помещениях - в пределах 20 °С. При этом температура наружной поверхности изоляции не должна превышать температуру в МО, равную 55 °С, в других помещениях - равную 40 °С.
Для предотвращения образования конденсата в системах кондиционирования и холодильной техники толщина изоляции должна быть такой, чтобы температура на поверхности изоляции была не ниже температуры точки росы окружающего воздуха (при нормальных условиях окружающей среды толщина изоляции выбирается на размер больше, что предотвращает проникновение влажности после нескольких лет применения).
Комбинированные высокотемпературные материалы
Высокоэффективные материалы «Avantex» относятся к высокотемпературной теплоизоляции. Изготовленные из огнеупорного волокна, они обеспечивают ресурсосбережение в тепловых агрегатах при температуре изолируемой поверхности до 1150 °С. Изоляция из этих материалов уменьшает тепловые потери на 10 ... 15 %, снижает температуру наружной поверхности оборудования и улучшает санитарные нормы работы обслуживающего персонала.
«Avantex» - комбинированный материал, состоящий из гибкой каучуковой теплоизоляции с закрытыми порами и наружного полимерного покрытия, имеющего высокую сопротивляемость к соли, стойкого к ультрафиолету и механическим повреждениям, что оптимально подходит для условий эксплуатации в агрессивной окружающей среде. Этот двухкомпонентный материал имеет низкую теплопроводность и высокий фактор сопротивления диффузии водяного пара. Он исключает риск возникновения коррозии оборудования под изоляцией, удобен при монтаже, сохраняет свои технические характеристики и не требует особого технического обслуживания. Это идеальный продукт для промышленных предприятий, морских нефтяных платформ, плавучих нефтеперерабатывающих заводов, терминалов для хранения сжиженного природного газа. Теплоизоляцию типа «К-Flex in Clad» на основе «К-Flex St» можно применять в широком диапазоне температур: от -200 °С до +105 °С.
Изоляцию типа «К-Flex Есо» следует применять при повышенных требованиях к уровню токсичности. Диапазон температур при этом составляет от - 70 °С до +150 °С.
Изоляция типа «К-Flex in Clad» не выделяет пыли и волокон, обладает высокой огнестойкостью и низким показателем токсичности, не содержит галогенизированных и фторированных углеводородов CFC и HCFC, тем самым сводя к нулю вероятность вредного воздействия на озоновый слой. Благодаря этим характеристикам материал соответствует всем требованиям по здоровью, безопасности и охране окружающей среды. Выпускается в виде трубок и листов. Такая компоновка изоляции на трубах обеспечивает защиту от коррозии под изоляционным слоем.
Литература
Судовые системы - Костылев, И.И., Петухов, В.А. [2010]
