4- تعریف ضریب هدایت حرارتی (Thermal Conductivity) :
عبارت است از مقدار انرژی که در واحد زمان از واحد سطح به ازاء واحد دما از واحد ضخامت ماده خاصی جاری می شود. به عبارتی عددی می باشد که حد هادی بودن ماده ای را در دمای خاص تعیین می کند.
به طور کلی هرچه ماده ای هادی تر باشد ضریب هدایت حرارتی بالاتری دارد.
5- عایق های حرارتی
به طور کلی مواد عایق به موادی گفته می شود که انتقال حرارت را از محلی به محل دیگر به تاخیر انداخته یا متوقف کند. به عبارتی باعث کاهش تلفات انرژی شود.
توجه داشته باشید موادی می تواند از انتقال حرارت جلوگیری کند که ضریب هدایت حرارتی کم داشته و در دمای کاری خود، شرایط فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ کند. به طور مثال اگر دنبال عایقی هستیم که دمای 500 درجه سانتیگراد جداره را به دمای محیط برساند آن عایق باید در دمای 500 درجه بدون هیچگونه تغییر شکل، خواص خود را حفظ کند.
عایق ها نسبت به روش افت انرژی در انتقال گرما به چهار گروه تقسیم می شوند:
1-5- بازتاب ها (reflective) در این روش گرما و انرژی از طریق بازتاب و انعکاس به جداره بعدی منتقل نمی شود. ورق های شفاف، مثال مناسب بر این روش است که معمولا برای جلوگیری از جذب انرژی محیط و جلوگیری از انتقال آن استفاده می شود.
2-5- الیافی ها (fibrous) این مواد گرما و انرژی را در محل های خالی خود (خلل و فرج) نگه می دارد و از انتقال آن جلوگیری می کند. مانند پشم سنگ و پشم شیشه که باتوجه به تحمل دمای تا 400 درجه برای عایق لوله های گرم استفاده دارند. برای دمای بالا از الیاف سرامیکی و یا بردهای سرامیکی استفاده می شود.
3-5- حفره دارها (Cellular) که خلل و فرج را توسط یک تکنولوژی داخل آن ایجاد می کنند. آجرهای سبک نسوز برای دمای بالا و فوم های شیمیایی برای دمای خیلی پایین از این دسته به حساب می آیند.
4-5- دانه دانه ها (granular) دانه های سبک و میکرونیزه که با یک تکنولوژی خاص در کانر هم قرار می گیرند . محصولات کلسیم سیلیکات که ضمن تحمل حرارت 800 تا 1000 درجه سانتیگراد و مقاومت بالا قادر است در دمای بالا خواص فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ کند، در این گروه قرار دارد.
آنچه در مورد عایق ها اهمیت دارد میزان تخلخل (خلل و فرج) در عایق های گروه 2، 3 و 4 می باشد. بالا بودن تخلخل به کاهش ضریب انتقال حرارت و کنترل انرژی می انجامد در صورتی که جاهای تخلخل را هادی ها رطوبت و آب بگیرند به بالا رفتن ضریب هدایت حرارتی و هدر رفتن انرژی در محل عایق کاری می انجامد.
باتوجه به شناخت نسبی عایق های حرارتی، اولین قدم در انتخاب عایق دمای کاری آن است. در جدول زیر انواع مواد عایق و دمای کاری آنها آمده است:
|
ردیف
|
شرح مواد |
دمای کاری (ºC) |
دامنه وزن حجمی (kg/m3) |
|
1
|
فوم پلی اورتان |
70 تا 80 |
40 – 100
|
|
2
|
فوم شیشه |
120 – تا 150 |
120 – 180
|
|
3
|
پشم شیشه |
5 تا 450 |
100 – 150
|
|
4
|
پشم سنگ |
60 تا 600 |
100 – 150
|
|
5
|
کلسیم سیلیکات |
60 تا 980 |
200 – 300
|
|
6
|
دیاتومه پرلیت و ورموکولیت |
60 تا 1000 |
500 – 700
|
|
7
|
جرم های نسوز سبک |
100 تا 1250 |
500 – 1000
|
|
8
|
الیاف آلومینا سیلیکات که به صورت برد هم ارائه می شود |
100 تا 1450 |
100 – 250
|
|
9
|
آجرهای سبک نسوز برپایه آلومینا با درجات مختلف |
100 تا 1650 |
500 – 1000
|
| 10 |
الیاف اکسید آلومینا و زیرکونیا |
100 تا 1650 |
100 -250
|
جدول 2
6- ویژگی عایق های حرارتی
هرچند به انواع عایق حرارتی در جدول 2 اشاره شد، ولی برای انتخاب به سایر مشخصات که ذیلا به آن اشاره شده نیز لازم است توجه شود.
1-6- فوم پلی اورتان: با داشتن تخلخل زیاد و پایین بودن ضرب هدایت حرارتی، خاصیت عایق بودن خیلی خوبی را دارد. مسائل زیست محیطی نسبتا کمی دارد و برای عایق کاری دستگاه های تبرید و جلوگیری از پوسیدگی مناسب است. هرچند برای عایق صوتی نیز کاربرد دارد. مقاومت مکانیکی پایین و قابل اشتعال بودن، محدودیت های کاربرد این محصول به حساب می آید.
2-6- فوم شیشه: مشخصات فوم پلی اورتان را دارد، با این تفاوت که در دمای پایین تا 120- درجه سانتیگراد کاربرد دارد. در ضمن قابل اشتعال نیست.
3-6- پشم شیشه: به صورت الیاف می باشد. با پایین بودن ضریب هدایت حرارتی خاصیت عایقی خوبی دارد. برای عایق کاری در سطوح گرم تا 450 درجه سانتیگراد که رطوبت نداشته باشد کاربرد دارد.
4-6- پشم سنگ: با داشتن مشخصات پشم شیشه دمای کاری تا 600 درجه سانتیگراد را به خود اختصاص می دهد. به دلیل استفاده از رزین جهت شکل دادن دمای کاربرد به درجه تحمل رزین برمی گردد که به 400 درجه سانتیگراد می رسد.
5-6- کلسیم سیلیکات: دامنه وسیع دما (60 تا 1000 درجه سانتیگراد)، مقاومت مناسب، پایداری شیمیایی در دمای بالا، سازگاری با محیط زیست، شوک پذیری مناسب، کاربرد در محیط مرطوب از مشخصات ویژه این عایق می باشد که سبب شده در اشکال مختلف تولید و مصرف شود.
6-6- دیاتومه، پرلیت و ورموکولیت: دمای کاری مانند کلسیم سیلیکات می باشد، پایین بودن مقاومت و بالا بودن وزن حجمی آن نسبت به سایر ردیف ها، محدودیت مصرف آن را شامل می شود. محصولات جانبی تولیدی بر پایه این مواد خاصیت عایقی خوبی دارند.
7-6- الیاف آلومینا و سیلیس: تا دمای 1450 درجه سانتی گراد کاربرد دارد. به صورت الیاف، پتو و تخته تولید می شود. بیشتر جنبه دیرگدازی دارد. به هر صورت جزء عایق های خوب به حساب می آید. شوک پذیری خوب جزء شاخص این محصول است.
8-6- الیاف آلومینا سیلیس و زیرکونیا: از وجود مواد افزودنی زیرکونیا به آلومینا و سیلیس ایجاد می شود. تفاوت اصلی درجه حرارت کاری تا 1650 درجه سانتی گراد می شود.
9-6- جرم های نسوز سبک: این جرم ها با بتن های سبک در خانواده دیرگدازها جا دارد و عایق بودن خاصیت دوم این محصولات می باشد. جرم ها به صورت پاششی، پختنی تولید می شود که عمدتا برای دمای بالای 1000 درجه بکار می رود.
10-6- آجرهای نسوز سبک: این محصولات برپایه آلومینا تولید می شوند و با افزایش درصد آلومینا حرارتی آنها تا 1760 درجه سانتی گراد می رسد. شوک حرارتی مناسب به صورتی که می توان در لایه اول تحمل حرارتی بکار رود. البته آلومینای مصرفی این محصولات با تکنولوژی خاصی سبک می شود.
