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膨胀珍珠岩应用在大型储藏低温设备的性能指标要求

4月 12, 2021 | 新闻技术

我们都知道热的传递有三种方式:传导,对流,辐射。这类设备需要将上述传输途径中的热量降至最低,以达到维持低温系统正常运行的目的。针对大型液化、分离、储存设备的结构特点,通常采用普通膨胀珍珠岩充填绝热。

因为膨胀珍珠岩具有微孔和质轻的特点,所以在低温设备绝热层中充入膨胀珍珠岩后,绝热层中空气自然对流所需的特征尺度是很小的。因为空气的粘滞性对对流热阻的作用,导致空气在微孔中的吸收和散射,从而大大降低了辐射对热传递的贡献。因此,充填膨胀珍珠岩后绝热系统中的热传输形式,只可视为绝热材料自身的固态传热和材料之间气体的传热,实际上这部分热流占到了全部热流的90%以上。但在常压273~77K条件下,膨胀珍珠岩的平均导热系数只有0.0185~0.029W/m•K,热稳定性较好,因此膨胀珍珠岩作为一种很好的绝热材料被广泛应用于空气分离设备等低温绝热系统中。

膨胀珍珠岩生产线厂家

因生产工艺和设计习惯的不同,各厂家对绝热膨胀珍珠岩性能的要求虽有差异,但基本内容大致相同。大型储藏低温设备在安装时应用膨胀型珍珠岩的性能要求:
1、疏松度35~55kg/m3;
2、48~65kg/m3的振实密度;
3、水分≤0.5%(重量比);
4、有机质含量(重量比);
5、热传导系数≤0.22W/m•K(273~77K);
6、粒度>1.18mm≤10%,1.18~0.15mm70%~90%,<0.15mm≤30%。
其中,疏松度、含水量和粒度配比对膨胀珍珠岩的绝热性能(导热系数)的影响最大。

疏松密度:疏松度的大小说明了珍珠岩的膨胀效果。疏松密度过大,膨胀不完全,填充密度增大,导热系数增大;疏松密度过小,膨胀过大,在装填过程中易碎材料,也会使填充密度增大,导热系数增大。试验表明,保冷剂和绝热用膨胀珍珠岩的最佳疏松密度应控制在35~55kg/m3。物质的热导率与密度成正比。

含水率由于膨胀珍珠岩吸水能力特别强,在富水环境中,在极短的时间内,其重量可增加200%~400%。但水的热导率却是空气的25倍(空气的热导率0.26W/m•K,水的热导率0.60W/m•K),因此,水分含量的增加,将严重影响珍珠岩的绝热性能。一般而言,在使用膨胀珍珠岩之前,其含水量应严格控制在0.5%(重量比)以内。一般大型空分设备都设计有侧管,将氮气从换热器旁边引入绝热层,使其内部保持正压,防止将空气中的水份吸入绝热材料,造成材料的绝热性能下降。

粒度分级:为了使保温材料处于最佳堆积状态,保温材料应具有合理的粒度分级。颗粒过小,物质填充密度增大,导致固体热传导增大;颗粒过大,物质填充密度不足,颗粒间空气含量过高,导致气体在绝热层之间的热传导增大,绝热性能下降。因此,绝热材料的粒度分布对达到最佳绝热效果的作用不容忽视。实验证明,膨胀珍珠岩的最佳粒径在1.18~0.15毫米之间。

现场膨胀,具有自动充填的特点。自动化充填方式是利用可移动的膨胀设备,将经过一定粒度级配加工的珍珠岩矿砂膨胀到低温设备安装现场,再通过空气转移方式,将保温材料充填到绝热层。其特点如下:
1、能实现全过程的自动控制,保证材料的质量(密度、粒度);
2、膨胀性直接填充,避免与空气接触,水分含量极低;
3、能实现封闭作业,现场粉尘少,无环境污染;
4、避免高空作业,安全意识强;
5、物流成本降低,综合经济效益良好;
6、环境因素影响小,计划性好,工期保证能力强;
7、经现场生产,现场测试,产品质量稳定。

总之,无论是在保温材料的质量保证上,还是在安全、环保和经济方面,现场填充方式都要优于人工填充方式。因此,现场膨胀式自动装料方式作为一种先进的服务方式,在大中城市空气分离装置的安装过程中被广泛采用,并随后扩展到大型液化储罐、LNG罐、LNG运输船等低温系统。