كيفية حساب سمك رغوة البولي يوريثان؟

كيفية حساب سمك رغوة البولي يوريثان؟

في هندسة العزل الحراري ، يتم استخدام المواد البلاستيكية الرغوية في نوعين من المواقف: واحدة كمواد عزل ، والآخر كمواد عزل التبريد. بسبب ظروف الاستخدام المختلفة ، تختلف صيغ الحساب أيضًا.

لحساب سمك العزل كما هو مستخدم في كائنات أسطوانية مثل خطوط الأنابيب ، يوصى بالصيغة التالية:

إذا تم استخدامه في الأسطح المسطحة ذات درجة الحرارة الثابت:

أين:

n = (1+n) m1/n (1+n) m

د1 — القطر الخارجي لطبقة العزل ، م

د0 — القطر الداخلي لطبقة العزل ، م

λ — الموصلية الحرارية لطبقة العزل ، 1.163 ث/(م·K)

أ — معامل نقل الحرارة السطحي ، 1.163 واط/(م²·K)

ب — تكلفة الطاقة ، يوان/4187J

α — تكلفة بناء مواد العزل ، 1000 يوان/م³

ح — وقت الاستخدام السنوي ، ح

ر0 — درجة الحرارة الداخلية ، ℃

TT — درجة حرارة الغرفة المحيطة ، ℃

ن — سعر الفائدة السنوي

م — سنوات السداد ، أ

μ — سمك طبقة العزل ، م

تتضمن الصيغة أعلاه عوامل بشرية ، مثل تكاليف العزل والفترة الاسترداد للاستثمار. لذلك ، من الضروري زيادة فهم وضع تبديد الحرارة. لتطبيقات خطوط الأنابيب:

لتطبيقات السطح المسطح:

في الصيغة (11-40) ، تشير وحدة Q إلى إجمالي تبديد الحرارة لكل متر في الساعة ، أي 1.163 واط/م ؛ بينما في الصيغة (11-41) ، فإن وحدة Q هي إجمالي تبديد الحرارة لكل متر مربع في الساعة ، أي 1.163 J/(M.²·ح) أو 1.163 ث/م².

من منظور تقني بحت ، لأنظمة خطوط الأنابيب:

للأسطح المسطحة:

μ = λ/A (T0 - TS)/(TS - TT)   (11-43)

أين:

د1 — القطر الخارجي لطبقة العزل ، م

د0 — القطر الداخلي لطبقة العزل ، م

λ — الموصلية الحرارية لمادة العزل ، 1.163 ث/(م·K)

أ — معامل نقل الحرارة السطحي لطبقة العزل ، ث/(م²·K)

ر0 — درجة الحرارة الداخلية ، ℃

TS — درجة حرارة السطح ، ℃

TT — درجة الحرارة المحيطة ، ℃

μ — سمك طبقة العزل ، م

تجدر الإشارة إلى أن A ، معامل نقل الحرارة ، يشير إلى نقل الحرارة بين سطح العزل والجو ، وهو مزيج من الحمل الحراري والإشعاع. لذلك ، يجب أن يكون معامل نقل الحرارة A:

A = AT + AC    (11-44)

أين:

في — معامل نقل حرارة الإشعاع

AC — معامل نقل حرارة الحمل الحراري

يمكن حساب قيمة AT من الصيغة التالية:

أين:

ε — انبعاث طبقة العزل (0.84 عند حمايته بالطلاء الفضي)

C0 — معامل إشعاع Blackbody ، الذي تم تناوله بـ 5.7 J/M²

TT — درجة حرارة السطح ، ℃

tr — درجة حرارة الغلاف الجوي ، ℃

AC هو معامل نقل الحرارة الحراري ، والذي يرتبط بمعدل تدفق السوائل ، والحرارة المحددة ، والتوصيل الحراري ، وما إلى ذلك ، أي ، مرتبطة برقم nusselt.

AC = نو (λ / H)   (11-46)

أين:

نو — رقم nusselt

H — ارتفاع الهندسة ، م

من خلال اختبارات ومقارنات متعددة في مختلف البلدان ، تم اعتبار أن القيمة في تطبيقات التبريد هي حوالي 8.14 واط/(م²·ك) ، وفي تطبيقات العزل ، حوالي 11.63 واط/(م²·ك) ، والتي تتطابق عن كثب القيم الفعلية.

【مثال】

باستخدام الرغوة الصلبة للبولي يوريثان كمواد عازلة للتخزين البارد ، مع توصيل حراري قدره 0.02326 واط/(م·ك) ، درجة حرارة تخزين التصميم من –20°ج ، ومتوسط ​​درجة حرارة سنوية خارجية 30°ج ، والرطوبة النسبية 85 ٪ ، يتم حساب سمك العزل من البلاستيك الرغوة.

وفقا لصيغة (11-43):

منح: λ = 0.02326 ث/(م·ك) ، TN = –20°ج ، TT = 30°C ، A = 8.14 W/(M·K)

في سيناريوهات التبريد ، تكون درجة حرارة السطح في الواقع درجة حرارة نقطة الندى. وفقًا لجدول ضغط البخار المشبع ، فإن ضغط البخار المشبع عند 30°C هو 4.23 كيلو باسكال. بالنظر إلى 85 ٪ من الرطوبة النسبية ، فإن ضغط البخار الفعلي هو:

4.23 × 0.85 = 3.6 (KPA)

تشير درجة حرارة نقطة الندى إلى درجة الحرارة المشبعة عند هذا الضغط. من جدول ضغط البخار المشبع ، تكون درجة الحرارة المشبعة عند 3.6 كيلو باسكال 27.2°C ، أي TN = 27.2°C.

الموصلية الحرارية الفعلية λ يجب تصحيح عزل التخزين البارد باستخدام الصيغة (11-37):

λ = λ0 + 0.00012T = 0.020 + 0.00012[(–20 + 27.2)/2]

= 0.020432 [KCAL/(م·ح·℃)]

= 0.02376 [ث/(م·℃)]

μ = 0.02376 / 8.14 × [(–20 – 27.2)/(27.2 – 30)] = 0.049 (م)

سمك العزل هو 49 مم ، حوالي 50 ملم. لذلك ، تستند الحسابات اللاحقة إلى 50 مم.

بسمك 50 مم ، يتم حساب انتقال الحرارة Q ودرجة حرارة السطح للتخزين البارد وفقًا للصيغة (11-41):

س = (ر0 – TT)/(1/A + A/λ) = (–20 – 30)/(1/8.14 + 0.05/0.02326) = –22 (ث/م²)

والنتيجة سلبية ، مما يشير إلى نقل الحرارة من الخارج إلى الداخل. التحقق من درجة حرارة السطح:

ts = q/a + tt = (–22 ث/م²)/(8.14 ث/م²·℃) + 30 = 27.3 (℃)

TS = 27.3°C يطابق القيمة التي تم الحصول عليها من جدول ضغط البخار المشبع. هذا يدل على أنه مع عزل رغوة 50 مم ، يتم استيفاء متطلبات التصميم بالكامل.