Изоляционные материалы органического происхождения

К органическим материалам относятся: натуральная пробка и изделия из нее, торфоплиты, древесно-волокнистые плиты, камышит, соломит и другие изделия, получаемые из растительного сырья и газонаполненной пластмассы.

Пробковые плиты являются эффективным изоляционным материалом, получаемым из коры пробкового дуба или коры бархатного дерева. Плиты изготовляют размерами 500х6ОО мм и толщиной от 25 до 120 мм. Для изоляции холодильников применяют плиты толщиной 50 и 100 мм.

По сравнению с другими изоляционными материалами этой группы пробковая изоляция мало увлажняется, трудно воспламеняется, стойка против гниения и разрушения грибками.

Лучшим сортом пробковых плит считают экспанзит, получаемый путем нагревания пробковой крошки до 250—300° С без доступа воздуха. При этом пробковая крупа спекается в сплошную пористую плиту.

Обыкновенные пробковые плиты изготовляют, смешивая пробковую крупу с вяжущим веществом (битумом, смолами или органическим клеем) и опрессовывая давлением 4 Мн/мг.

Основной недостаток пробковых плит — малая сырьевая база и вследствие этого высокая стоимость. Из пробки изготовляют также фасонные изделия, применяемые для изоляции оборудования и трубопроводов.

Торфоплиты изготовляют из молодого малоразложившегося торфа сфагнума, не утратившего еще волокнистого строения. Плиты имеют размеры 500х6ОО мм и толщину 30 и 50 мм.

Торфоплиты выпускают четырех видов: 1) водоустойчивые трудносгораемые — марки ВТ; 2) водоустойчивые — марки В; 3) трудносгораемые — марки Т; 4) обыкновенные — не маркируемые.

Торфоплиты — эффективный изоляционный материал, который обладает хорошими изоляционными свойствами, но имеет и много недостатков: малую устойчивость против гниения, грызунов, большую водопоглощаемость и гигроскопичность, малую механическую прочность, большую возгораемость. Это обусловило ограничения в применении торфоплит при появлении новых изоляционных материалов, лишенных таких недостатков.

Бумажнолитая изоляция является одной из разновидностей изоляционных материалов, сырьем которых служит древесина. Ее изготовляют в виде плит или скорлуп из отходов целлюлозы, бумажного срыва и древесных опилок с добавлением глинозема и кальцинированной соды.

Применяют для изоляции трубопроводов и оборудования.

Недостатки бумажнолитой изоляции — возгораемость, поражение грибками и грызунами.

Древесноволокнистые плиты являются другой разновидностью изоляционного материала, изготовленного из древесного сырья. Плиты получают путем прессования мелких древесных волокон с добавлением или без добавления вяжущих веществ. Плиты пропитывают гидрофобными веществами, антисептиками и антипиринами для водостойкости и биостойкости. Древесно-волокнистые плиты могут быть использованы для изоляции наружных и внутренних ограждений холодильников.

Древесные опилки, пропитанные антисептиками, могут служить дешевым засыпным изоляционным материалом для малоответственных сооружений.

Камышит и соломит представляют собой плиты или маты, прошитые мягкой оцинкованной проволокой и спрессованные под давлением 0,4Мн/м2. Размеры плит: длина 2000—4500 мм, ширина 1000 мм, толщина 40—100 мм. Для уменьшения опасности загнивания камышита стебли пропитывают 3-процентным раствором фтористого натрия. Камышит горюч, влагоемок, поражается плесенью и грибками. Применяют его для изоляции внутренних ограждений холодильника. В камерах с переменной влажностью камышит не пригоден.

Шевелин изготовляют из отходов льняного производства — пакли и кудели. Между листами паронепроницаемой бумаги прокладывают паклю и кудель и полотнища прошивают оцинкованной проволокой. Размеры полотнищ: длина до 60 м, ширина 1 м и толщина 12,5 мм одинарного и 25 мм двойных полотнищ.

Этот материал был предложен инженером В. Н. Шевелевым в 1914 г. Шевелин легко загорается, гигроскопичен, подвержен гниению, воздействию грибков, грызунов, может применяться для изоляции изотермических вагонов и для внутренних ограждений холодильника при небольшой влажности.

Морозин представляет собой материал однотипный с шевелином, изготовленный в виде матов из льняной костры, покрытой пароизоляционной бумагой, и прошитых кручеными нитками. Свойства морозина аналогичны свойствам шевелина.

В последнее время большое распространение получили искусственные материалы органического происхождения. К ним относятся твердые пены, губчатые пластмассы и пенопласты. Эти материалы образуют группу полимерных теплоизоляционных материалов, получаемых из различных смол: фенолформальдегидной, моче-вино-формальдегидной, полистирольной, полихлорвиниловой и др. Полимерные изоляционные материалы имеют малую плотность (от 5 до 160 кг/м3), биостойки и имеют другие ценные свойства.

Полимерами называют химические соединения, отдельные молекулы которых, благодаря наличию двойных или тройных связей, соединяются между собой, образуя молекулы удвоенного, утроенного или многократно увеличенного молекулярного веса.

Мипора изготовляется из формальдегида, мочевины и уксуснокислого натрия. Составные части нагревают в перегонном аппарате до 95°, полученные пары конденсируют и взбивают с пенообразователем. Пенообразную массу подсушивают в формах при температуре наружного воздуха, а затем сушат в специальных сушилках. Размеры плит: длина 1 м, ширина 0,5 м, толщина 0,25 м.

Мипора очень гигроскопична. Для увеличения водостойкости плиты ее погружают в расплавленный битум или завертывают в паронепроницаемую бумагу. Большая влагоемкость и малая механическая прочность ограничивают применение мипоры при строительстве холодильников. Ее применяют главным образом для торгового холодильного оборудования.

Пенопласт ПХВ-1 представляет собой плиты из газонаполненной пластмассы в виде твердой пены. Изготовляется из полихлорвиниловой смолы. Обладает достаточной прочностью, не гигроскопичен, не изменяет своих свойств в переменных условиях воздействия тепла и холода, горения не поддерживает. Имеет ограниченное применение вследствие дороговизны.

Пиатерм выпускается в виде блоков и плит длиной 500— 1030 мм, шириной 540 мм, толщиной 200—220 мм. Изготовляется из мочевино-формальдегидной смолы. Обладает большой гигроскопичностью, поэтому должен быть хорошо защищен от влаги.

Пенополистирол находит широкое применение за рубежом и начинает применяться в Советском Союзе. Его получают полимеризацией стирола, который изготовляют из бензола и этилена в присутствии хлорида алюминия под давлением и при нагреве.

Ячеистые материалы, получаемые на основе полистирола, называют пенополистиролами. Они обладают хорошими термоизоляционными свойствами, высокой водоустойчивостью, морозостойкостью, малой паропроницаемостью, не поражаются грибками и грызунами, многие из них трудновозгораемы.

Пенопласт марки ПС-1 изготовляют из полистирола. Представляет собой твердую газонаполненную пластмассу. Выпускают в виде плит размерами: шириной 500 мм, длиной 500мм, толщиной 55, 50, 45, 40 мм; обладает большой стойкостью в условиях переменных температур. Ограниченное применение имеет вследствие легкой возгораемости и высокой стоимости.

Назначение изоляции

Наилучшим изоляционным материалом является сухой неподвижный воздух, коэффициент теплопроводности которого 0,023. Все изоляционные материалы пористые. Они состоят из твердого скелета, образующего воздушные ячейки, и воздуха, заполняющего их. С уменьшением размеров и увеличением числа ячеек изоляционные свойства материала улучшаются, так как увеличивается содержание воздуха в материале, а состояние его приближается к неподвижному.

Особенностью холодильной изоляции является опасность ее увлажнения влагой наружного воздуха. С повышением температуры воздуха парциальное давление водяного пара возрастает, поэтому парциальное давление водянсго пара снаружи будет больше, чем внутри холодильника, и водяные пары стремятся проникнуть в холодильник через ограждение, кроме особо холодных дней, когда температура воздуха снаружи ниже, чем в камерах холодильника. Заполнение воздушных ячеек водяным паром и влагой, полученной при конденсации пара, вызывает значительное увеличение коэффициента теплопроводности материала и потерю им теплоизоляционных свойств, так как коэффициент теплопроводности воды и льда значительно выше чем воздуха

Для защиты изоляционного материала от увлажнения в изоляционной конструкции предусматривают слой гидроизоляции, который ставят с теплой стороны изоляционного слоя. Изоляционные материалы должны обладать определенными свойствами:

1. малым коэффициентом теплопроводности (к = 0,035 — 0,175 Вт/м-град); материалы с большим коэффициентом теплопроводности относят к группе строительных;
2. малой плотностью (р=15 — 60 кг/ж3);
3. незначительной гигроскопичностью и влагоемкостью;
4. отсутствием запаха и способностью к впитыванию посторонних запахов;
5. морозоустойчивостью;
6. огнестойкостью;
7. стойкостью против поражения грибками и против грызунов;
8. долгим сроком службы;
9. малой стоимостью.

1. По теплоизоляционным свойствам на: 1) высокоэффективные с коэффициентом теплопроводности до 0,047Вт/м-град; 2) эффективные с коэффициентом теплопроводности от 0,047 до 0,0815 Вт/м-град; 3) средней эффективности с коэффициентом теплопроводности от 0,0815 до 0,175 Вт/м-град; 4) низкой эффективности с коэффициентом теплопроводности от 0,175 до 0,35 Вт/м-град.

Материалы последней группы относят к строительным и как изоляционные применяют в исключительных случаях для малоответственных сооружений.

2. По происхождению на: 1) изоляционные материалы органического происхождения; 2) минерального происхождения.

3. По виду изготовления на: 1) штучные жесткие изделия, к ним относятся плиточные, блочные материалы и фасонные изделия; 2) штучные гибкие изделия — маты, рулонные материалы, изоляционный шнур и т. д.; 3) засыпные изоляционные материалы, например шлак, опилки, пробковая крошка и т. д.

Выбор изоляционных материалов для заданной изоляционной конструкции зависит от условий, в которых эта конструкция будет работать, и дополнительных требований к материалу, определяемых этими условиями. Например, для изоляционных конструкций наружных стен холодильника применяют материалы, обладающие малой гигроскопичностью, не подверженные гниению, поражению грибками и грызунами, с достаточной механической прочностью.

Для изоляционных конструкций изотермического транспорта следует выбирать материал с малым объемным весом, достаточно прочный, чтобы не разрушался при тряске.

Льдогенератор трубчатого льда

Внутри труб лед намораживают в полностью автоматизированных вертикальных кожухотрубных льдогенераторах с льдорезным устройством.

Такие льдогенераторы позволяют, кроме цилиндрического льда, получать трубчатый и скорлупный лед. В межтрубном пространстве льдогенератора кипит жидкий холодильный агент (аммиак) и образующийся пар отсасывается компрессором. В бесшовные трубы из нержавеющей стали длиной 3,5 м и диаметром 50 мм подают воду, которая, постепенно намораживаясь на внутренней поверхности труб, образует ледяные цилиндры. После окончания намораживания, которое продолжается около 40—45 мин, жидкий аммиак из испарителя перепускают в ресиверы, заполняя межтрубное пространство испарителя горячими парами, поступающими из компрессора. Ледяные цилиндры подтаивают и падают вниз, при этом автоматический нож разрезает их на цилиндрики определенной длины (обычно 50— 150 мм). Выдавливание жидкости и оттаивание продолжается примерно 10 мин. Выгрузка и резка льда занимают примерно 1 мин. Продолжительность всего цикла намораживания при температуре кипения холодильного агента —10°С составит примерно 45—50 мин.

На время оттаивания конденсатор выполняет роль испарителя, а испаритель — роль конденсатора. После окончания оттаивания жидкий аммиак вновь перепускают из ресивера в межтрубное пространство испарителя и намораживание льда продолжается.

Льдогенератор трубчатого льда занимает примерно в 4 раза меньшую площадь и в 2 раза расходует меньше электроэнергии, чем льдогенератор блочного типа такой же производительности.

Крупные кожухотрубные льдогенераторы находят применение на рыбозаводах, а также используются в передвижных льдо-заводах для снабжения льдом вагонов-ледников. Полученный трубчатый лед охлаждают воздухом с температурой —15°С и с помощью ленточного транспортера подают в льдохранилище, где он хранится при температуре —5°С.

Получение искусственного водного льда

Искусственный лед производят главным образом в южных районах, где по климатическим условиям получение естественного водного льда затруднено. Стоимость искусственного водного льда в 4—5 раз выше стоимости естественного льда.

В зависимости от формы и способа намораживания лед подразделяют на плитный, блочный, цилиндрический, чешуйчатый, снежный. В зависимости от качества воды, используемой для изготовления льда, различают: 1) пищевой лед из кипяченой или сырой обработанной водопроводной воды; 2) промышленный лед из необработанной воды; 3) антисептический, рассольный лед и др.— из воды с различными добавками.

Искусственный водный лед применяют в пищевой промышленности, в торговле, в рыбной и химической промышленности, на транспорте. Аппараты, в которых производят намораживание льда, называются льдогенераторами. К льдогенераторам предъявляют определенные требования: 1) непрерывность процесса получения льда; 2) автоматизация процесса; 3) простота устройства и обслуживания, надежность работы; 4) малая металлоемкость и малые габариты; 5) малая себестоимость льда.

Наиболее распространенными являются льдогенераторы блочного льда с рассольным охлаждением, но в последнее время новые конструкции льдогенераторов цилиндрического и чешуйчатого льда завоевывают прочное место в области получения искусственного льда.