Использование теплоизоляционных материалов в различных отраслях экономики

Министерство  образования Российской Федерации

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА  И ЭКОНОМИКИ

 

ВЕЛИКОЛУКСКИЙ ФИЛИАЛ

 

Кафедра

 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Материаловедение»

 

На тему:

«Использование  теплоизоляционных материалов в  различных отраслях экономики»

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка 321 группы Новикова Н. В.

 

Проверила: доцент Сотченков А. В.

 
 
 
 

Великие Луки

2011

     Оглавление.

 

     Ведение…………………………………………………………….…....2

1. Понятие, виды и свойства теплоизоляционных материалов…….3
2. Неорганические теплоизоляционные материалы…………………..5
3. Органические теплоизоляционные материалы……………………..9
4. Области использования теплоизоляционных материалов………...12
5. Заключение…………………………………………………………..16
6. Список литературы………………………………………………...18

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение.

     В современном мире вопросы рационального  использования ресурсов, экономии топлива  и энергосбережение приобретают  все большую актуальность. Экономия топливно-энергетических ресурсов, повышение  эффективности тепловой защиты зданий и сооружений, промышленных объектов, внедрение энергоэффективных технологий и материалов являются приоритетными направлениями в развитии как российской, так и мировой экономики.

     Анализ  мирового опыта в решении проблемы энергосбережения показывает, что экономия топливно-энергетических ресурсов является стратегической задачей государства, а одним из наиболее эффективных путей ее решения является сокращение потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции зданий, сооружений, промышленного оборудования и тепловых сетей. Очевидно, что повышение энергоэффективности строительного комплекса в целом возможно только при обеспечении энергоэффективности как зданий и сооружений, так и систем их теплоснабжения.

     Важная  роль в решении проблемы энергосбережения и экономии тепловой энергии принадлежит высокоэффективной строительной и промышленной тепловой изоляции. В промышленно развитых странах наблюдается интенсивное развитие промышленности теплоизоляционных материалов.

 
 
 
 
 
 
 
 

1. Понятие, виды и свойства теплоизоляционных материалов.

 

     Теплоизоляционными называют материалы, применяемые в строительстве жилых и промышленных зданий, тепловых агрегатов и трубопроводов с целью уменьшить тепловые потери в окружающую среду. Теплоизоляционные материалы характеризуются пористым строением и, как следствие этого, малой плотностью (не более 600 кг/м3) и низкой теплопроводностью (не более 0,18 Вт/(м °С).

     Использование теплоизоляционных материалов позволяет  уменьшить толщину и массу  стен и других ограждающих конструкций, снизить расход основных конструктивных материалов, уменьшить транспортные расходы и соответственно снизить стоимость строительства. Наряду с этим при сокращении потерь тепла отапливаемыми зданиями уменьшается расход топлива. Многие теплоизоляционные материалы вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.

     Теплоизоляционные материалы классифицируют по виду основного  сырья, форме и внешнему виду, структуре, плотности, жесткости и теплопроводности.

     По виду основного сырья теплоизоляционные материалы подразделяются на неорганические, изготовляемые на основе различных видов минерального сырья (горных пород, шлаков, стекла, асбеста), органические, сырьем для производства которых служат природные органические материалы (торфяные, древесноволокнистые) и материалы из пластических масс.

     По  форме и внешнему виду различают  теплоизоляционные материалы жесткие (плиты, скорлупы, сегменты, кирпичи, цилиндры) и гибкие (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие (вата, перлитовый песок, вермикулит).

     По  структуре теплоизоляционные материалы  классифицируют на волокнистые (минераловатные, стекло-волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло).

     По  плотности теплоизоляционные материалы делят на марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600.

     В зависимости от жесткости (относительной  деформации) выделяют материалы мягкие (М) - минеральная и стеклянная вата, вата из каолинового и базальтового волокна, полужесткие (П) - плиты из шпательного стекловолокна на синтетическом связующем и др., жесткие (Ж) -плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем, повышенной жесткости (ПЖ), твердые (Т).

     По  теплопроводности теплоизоляционные материалы разделяются на классы: А - низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(м °С), Б - средней теплопроводности от 006 до 0,115 Вт/(м °С), В - повышенной теплопроводности от 0,115 до 0,175 Вт/(м °С).

     По  назначению теплоизоляционные материалы бывают теплоизоляционно-строительные (для утепления строительных конструкций) и теплоизоляционно-монтажные (для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов).

     Теплоизоляционные материалы должны быть биостойкими, т. е. не подвергаться загниванию и порче насекомыми и грызунами, сухими, с малой гигроскопичностью, так как при увлажнении их теплопроводность значительно повышается, химически стойкими, а также обладать тепло- и огнестойкостью.

 
 
 
 
 

2. Неорганические теплоизоляционные материалы.

 

     К неорганическим теплоизоляционным материалам относят минеральную вату, стеклянное волокно, пенс стекло, вспученные перлит и вермикулит, асбестосодержащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоны, и др.

     Минеральная вата и изделия  из нее. Минеральная вата волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для ее производства служат горные породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургической промышленности (доменные и топливные шлаки) и промышленности строительных материалов (бой глиняного и силикатного кирпича).

     Производство  минеральной ваты состоит из двух основных технологических процессов: получение силикатного расплава и превращение этого расплава в тончайшие волокна. Силикатный расплав образуется в вагранках  шахтных плавильных печах, в которые загружают минеральное сырье и топливо (кокс).

     Расплав с температурой 1300-1400°С непрерывно выпускают из нижней части печи.

     Существует  два способа превращения расплава в минеральное волокно: дутьевой и центробежный. Сущность дутьевого способа заключается в том, что на струю жидкого расплава, вытекающего из летки вагранки, воздействует струя водяного пара или сжатого газа . Центробежный способ основан на использовании центробежной силы для превращения струи расплава в тончайшие минеральные волокна толщиной 2-7 мкм и длиной 2-40 мм. Полученные волокна осаждаются в камере волокна осаждения на движущуюся ленту транспортера. Минеральная вата это рыхлый материал, состоящий из тончайших переплетенных минеральных волокон и небольшого количества стекловидных включений (шариков, цилиндриков и др.), так называемых корольков.

     Чем меньше в вате корольков, тем выше ее качество.

     В зависимости от плотности минеральная  вата подразделяется на марки 75, 100, 125 и 150. Она огнестойка, не гниет, малогигроскопична и имеет низкую теплопроводность 0,04 - 0,05 Вт (м.°С).

     Минеральная вата хрупка, и при ее укладке  образуется много пыли, поэтому вату гранулируют, т.е. превращают в рыхлые комочки - гранулы. Их используют в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и перекрытий. Сама минеральная вата является как бы полуфабрикатом, из которого выполняют разнообразные теплоизоляционные минераловатные изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты и др.

     Стеклянная  вата и изделия из нее. Стеклянная вата материал, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служит сырьевая шахта для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или стекольный бой. Производство стеклянной ваты и изделий из нее состоит из следующих технологических процессов: варка стекломассы в ванных печах при 1300-1400 °С, изготовление стекловолокна и формование изделий.

     Стекловолокно из расплавленной массы получают способами вытягивания или дутьевым. Стекловолокно вытягивают штабиковым (подогревом стеклянных палочек до расплавления с последующим их вытягиванием в стекловолокно, наматываемое на вращающиеся барабаны) и фильерным (вытягиванием волокон из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия-фильтры с последующей намоткой волокон на вращающиеся барабаны) способами. При дутьевом способе расплавленная стекломасса распыляется под действием струи сжатого воздуха или пара.

     В зависимости от назначения вырабатывают текстильное и теплоизоляционное (штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3-7 мкм, а теплоизоляционного 10-30 мкм.

     Стеклянное  волокно значительно большей  длины, чем волокна минеральной  ваты и отличается большими химической стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты 75-125 кг/м³, теплопроводность 0,04- 0,052 Вт/(м °С), предельная температура применения стеклянной ваты 450 °С. Из стекловолокна выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том числе тканые.

     Пеностекло - теплоизоляционный материал ячеистой структуры. Сырьем для производства изделий из пеностекла (плит, блоков) служит смесь тонкоизмельченного стеклянного боя с газообразоватслем (молотым известняком). Сырьевую смесь засыпают в формы и нагревают в печах до 900 °С, при этом происходит плавление частиц и разложение газообразователя.

     Выделяющиеся  газы вспучивают стекломассу, которая  при охлаждении превращается в прочный  материал ячеистой структуры

     Пеностекло  обладает рядом ценных свойств, выгодно  отличающих его от многих других теплоизоляционных материалов: пористость пеностекла 80-95 %, размер пор 0,1-3 мм, плотность 200-600 кг/м³, теплопроводность 0,09-0,14 Вт/(м °С), предел прочности при сжатии пеностекла 2-6 МПа. Кроме того, пеностекло характеризуется водостойкостью, морозостойкостью, несгораемостью, хорошим звукопоглощением, его легко обрабатывать режущим инструментом.

     Пеностекло  в виде плит длиной 500, шириной 400 и  толщиной 70-140 мм используют в строительстве  для утепления стен, перекрытий, кровель и других частей зданий, а в виде полуцилиндров, скорлуп и сегментов - для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей, где температура не превышает

300 °С. Кроме  того, пеностекло служит звукопоглощающим и одновременно отделочным материалом для аудиторий, кинотеатров и концертных залов.

     Асбестосодержащие материалы и изделия. К материалам и изделиям из асбестового волокна без добавок или с добавкой связующих веществ относят асбестовые бумагу, шнур, ткань, плиты и др. Асбест может быть также частью композиций, из которых изготовляют разнообразные теплоизоляционные материалы (совелит и др). В рассматриваемых материалах и изделиях использованы ценные свойства асбеста: температуростойкость, высокая прочность, волокнистость и др.

     Алюминиевая фольга (альфоль) - новый теплоизоляционный материал, представляющий собой ленту гофрированной бумаги с наклеенной на гребне гофров алюминиевой фольгой. Данный вид теплоизоляционного материала в отличие от любого пористого материала сочетает низкую теплопроводность воздуха, заключенного между листами алюминиевой фольги, с высокой отражательной способностью самой поверхности алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу для целей теплоизоляции выпускают в рулонах шириной до 100, толщиной 0,005- 0,03 мм.

     Практика  использования алюминиевой фольги в теплоизоляции показала, что оптимальная толщина воздушной прослойки между слоями фольги должна быть 8-10 мм, а количество слоев должно быть не менее трех. Плотность такой слоевой конструкции из алюминиевой (фольги 6-9 кг/м3, теплопроводность - 0,03 - 0,08 Вт/(м °С ).

     Алюминиевую фольгу употребляют в качестве отражательной  изоляции в теплоизоляционных слоистых конструкциях зданий и сооружений, а также для теплоизоляции  поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре 300 °С.