Comment calculer l'épaisseur de la mousse de polyuréthane?

Comment calculer l'épaisseur de la mousse de polyuréthane?

Dans l'ingénierie d'isolation thermique, les plastiques en mousse sont utilisés dans deux types de situations: l'un comme matériau d'isolation et l'autre comme matériau d'isolation de réfrigération. En raison des différentes conditions d'utilisation, les formules de calcul sont également différentes.

Pour le calcul de l'épaisseur d'isolation tel qu'utilisé dans des objets cylindriques comme les pipelines, la formule suivante est recommandée:

S'il est utilisé dans des surfaces plates à température constante, la formule (11-39) convient au calcul de l'épaisseur:

Où:

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

d1 — Diamètre extérieur de la couche d'isolation, m

d0 — diamètre intérieur de la couche d'isolation, m

λ — Conductivité thermique de la couche d'isolation, 1,163 W / (M·K)

un — Coefficient de transfert de chaleur en surface, 1,163 W / (M²·K)

b — Coût de l'énergie, Yuan / 4187J

α — Coût de construction du matériau d'isolation, 1000 yuans / m³

H — Temps d'utilisation annuel, h

t0 — Température interne, ℃

tt — Température ambiante ambiante, ℃

n — taux d'intérêt annuel

m — années de remboursement, un

μ — épaisseur de la couche d'isolation, m

La formule ci-dessus comprend des facteurs humains, tels que le coût d'isolation et la période de récupération d'investissement. Par conséquent, il est nécessaire de comprendre davantage la situation de dissipation de la chaleur. Pour les applications de pipeline:

Pour les applications de surface plate:

Dans la formule (11-40), l'unité de q fait référence à la dissipation de chaleur totale par mètre par heure, c'est-à-dire 1,163 w / m; En formule (11-41), l'unité de q est la dissipation de chaleur totale par mètre carré par heure, c'est-à-dire 1,163 J / (m²·h) ou 1,163 w / m².

D'un point de vue purement technique, pour les systèmes de pipeline:

Pour les surfaces plates:

μ = λ/ a (t0 - ts) / (ts - tt)   (11-43)

Où:

d1 — Diamètre extérieur de la couche d'isolation, m

d0 — diamètre intérieur de la couche d'isolation, m

λ — Conductivité thermique du matériau d'isolation, 1,163 W / (M·K)

un — Coefficient de transfert de chaleur de surface de la couche d'isolation, avec (m²·K)

t0 — Température interne, ℃

ts — Température de surface, ℃

tt — Température ambiante, ℃

μ — épaisseur de la couche d'isolation, m

Il convient de noter que A, le coefficient de transfert de chaleur, fait référence au transfert de chaleur entre la surface d'isolation et l'atmosphère, qui est une combinaison de convection et de rayonnement. Par conséquent, le coefficient de transfert de chaleur a devrait être:

a = at + ac    (11-44)

Où:

à — Coefficient de transfert de chaleur du rayonnement

CA — Coefficient de transfert de chaleur à convection

La valeur d'AT peut être calculée à partir de la formule suivante:

Où:

ε — Émissivité de la couche d'isolation (0,84 lorsqu'elle est protégée avec de la peinture argentée)

C0 — Coefficient de rayonnement du corps noir, pris à 5,7 j / m²

Tt — Température de surface, ℃

Tr — température atmosphérique, ℃

AC est le coefficient de transfert de chaleur convectif, qui est lié au débit de fluide, à la chaleur spécifique, à la conductivité thermique, etc., c'est-à-dire liée au nombre de Nusselt.

ac = nu (λ / H)   (11-46)

Où:

Nu — Numéro de Nusselt

H — hauteur d'ingénierie, m

Grâce à plusieurs tests et comparaisons dans divers pays, il a été considéré que la valeur A dans les applications de réfrigération est d'environ 8,14 W / (M²·K), et dans les applications d'isolation, elle est d'environ 11,63 w / (m²·K), qui correspondent étroitement aux valeurs réelles.

【Exemple】

En utilisant de la mousse rigide en polyuréthane comme matériau d'isolation pour un stockage à froid, avec une conductivité thermique de 0,02326 W / (M·K), une température de stockage de conception de –20°C, et une température annuelle moyenne externe de 30°C, et une humidité relative de 85%, l'épaisseur d'isolation du plastique en mousse est calculée.

Selon la formule (11-43):

Donné: λ = 0,02326 W / (M·K), tn = –20°C, tt = 30°C, A = 8,14 W / (M·K)

Dans les scénarios de réfrigération, la température de surface est en fait la température du point de rosée. Selon la table de pression de vapeur saturée, la pression de vapeur saturée à 30°C est de 4,23 kPa. Étant donné 85% d'humidité relative, la pression réelle de vapeur est:

4.23 × 0,85 = 3,6 (KPA)

La température du point de rosée fait référence à la température saturée à cette pression. De la table de pression de vapeur saturée, la température saturée à 3,6 kPa est de 27.2°C, c'est-à-dire tn = 27.2°C.

La conductivité thermique réelle λ de l'isolation de stockage à froid doit être corrigé à l'aide de la formule (11-37):

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

= 0,020432 [kcal / (m·H·℃)]

= 0,02376 [w / (m·℃)]

μ = 0.02376 / 8.14 × [(–20 – 27.2)/(27.2 – 30)] = 0,049 (m)

L'épaisseur d'isolation est de 49 mm, environ 50 mm. Par conséquent, les calculs ultérieurs sont basés sur 50 mm.

Avec une épaisseur de 50 mm, le transfert de chaleur Q et la température de surface du stockage à froid sont calculés en fonction de la formule (11-41):

Q = (t0 – tt) / (1 / a + a /λ) = (–20 – 30)/(1/8.14 + 0.05/0.02326) = –22 (w / m²)

Le résultat est négatif, indiquant le transfert de chaleur de l'extérieur à l'intérieur. Vérification de la température de surface:

ts = q / a + tt = (–22 W / M²) / (8.14 w / m²·℃) + 30 = 27.3 (℃)

TS = 27.3°C correspond à la valeur obtenue à partir de la table de pression de vapeur saturée. Cela montre qu'avec une isolation en mousse de 50 mm, l'exigence de conception est entièrement satisfaite.