Điện thoại: 0838 855 955
Hotline: 0938 216 668


Vì sao phải cách nhiệt lạnh?


Những không gian và hệ thống cần duy trì nhiệt độ khác với môi trường xung quanh cần được cách nhiệt. Cách nhiệt để bảo vệ môi trường có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bên ngoài gọi là cách nhiệt lạnh.

 

Luôn có một dòng nhiệt chuyển động từ môi trường có nhiệt độ cao đến môi trường có nhiệt độ thấp qua vách cách nhiệt.

 

Riêng đối với các cách nhiệt lạnh, ngoài dòng nhiệt còn có một dòng ẩm (hơi nước) chuyển động từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào trong phòng lạnh (hiện tường này do chênh lệch phân áp suất không khí giữa nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp).

 

Vì vậy cách nhiệt lạnh có hai nhiệm vụ chính:

 

- Hạn chế đến mức tối ưu (kinh tế nhất) dòng điện thẩm thấu qua vách bao che cách nhiệt từ ngoài vào phòng lạnh.

 

- Tránh ngưng ẩm trên bề mặt cũng như bên trong vách cách nhiệt vì độ ẩm quyết định tuổi thọ và hiệu quả cách nhiệt.

 

- Tránh ngưng ẩm trên bề mặt cũng như bên trong vách cách nhiệt vò độ ẩm quyết định tuổi thọ và hiệu quả cách nhiệt.

 

- Vật liệu cách nhiệt thường là những vật liệu đắt tiền. Đối với các kho bảo quản đông lạnh từ -10 đến -400C chi phí cách nhiệt chiếm đến 25 … 40% tổng giá thành công trình. Cách nhiệt dày, dầu tư ban đầu tăng nhưng công suất lạnh cần thiết giảm, chi phí vận hành thấp hơn do thất thoát lạnh ít hơn. Ngược lại, cách nhiệt mỏng chi phi ban đầu nhỏ nhưng công suất lạnh cần thiết tăng và chi phí vận hành cũng tăng. Chiều dày cách nhiệt tối ưu là chiều dày cách nhiệt dẫn đến tổng chi phí cho một đơn vị lạnh là nhỏ nhất.

 

Ta có thể đánh giá được ý nghĩa của cách nhiệt lạnh qua một phép tính sau đây: dòng nhiệt thẩm thấu qua vách vào buồng lạnh tỉ lệ thuận với hiệu nhiệt độ hai bên vách:

 

qv ~ Δt = tu – to

 

Trong đó:

 

qv: dòng nhiệt thẩm thấu vào phòng tính theo mỗi đơn vị thể tích.

 

tu, to: nhiệt độ môi trường và nhiệt độ buồng lạnh.

 

Để giữ được nhiệt độ trong phòng lạnh phải dùng một dàn lạnh để xử lý hết dòng nhiệt độ trong buồng ra ngoài. Nhiệt độ càng thấp, tiêu tốn năng lượng cho một đơn vị lạnh càng tăng. Từ khoảng +100C đến -1000C tỉ số năng lượng tiêu tốn (công nén) và năng suất lạnh 1/90 = 1/ε tỉ lệ thuận với CΔt2. Như vậy:  qv/ε = 1, tỉ lệ thuận với Δt3. Công nén riêng cho mỗi đơn vị thể tích buồng lạnh Iv sẽ tăng theo số mũ lập phương của hiệu nhiệt độ. Nghĩa là nếu  Δt tăng gấp đôi thì công nén yêu cầu của máy lạnh tăng gấp 8 lần với cùng các điều kiện ban đầu. Trong nhiều trường hợp cách nhiệt, số lượng vật liệu cách nhiệt không thể bù được cho chất lượng vật liệu cách nhiệt.

 

Ngoài ra, vật liệu cách nhiệt là những vật liệu đắt tiền. Như đã nói đối với các kho bảo quản lạnh đông từ -10 đến -400C thif phí cho cách nhiệt chiếm đên 25 … 40% tổng giá thành công trình. Chính vì vậy chọn được chiều dày cách nhiệt hợp lý là rất quan trọng.

 

Một số phương pháp cách nhiệt lạnh

 

Phương pháp cách nhiệt bằng bọt xốp

 

Các loại bọt xốp nhân tạo như polystirol PS (striropo), polyurethane PU và tự nhiên như cây nút chai (lie), bấc … Hiệu quả cách nhiệt chủ yếu nhờ các gian không khí rất nhỏ (ở một vài vật liệu không khí có thể được thay bằng các loại khí khác như R11, R114b, cydepentan). Các vật liệu này được chuẩn bị ở dạng tấm hoặc dạng profil cách nhiệt ống hoặc theo các khuôn mẫu đặc biệt tùy theo nhu cầu sử dụng. Phương pháp cách nhiệt này ứng dụng cho tất cả các nhu cầ cách nhiệt lạnh từ +100C đến -800C. Polyurethane còn có một ưu điểm đặc biệt khác là có thể phun trực tiếp bọt lỏng vào trong vách cách nhiệt ngay tại nơi thi công. Trong khi cách nhiệt cần đặc biệt chú ý điền đầy vật liệu cách nhiệt vào vách cách nhiệt, không để các khoảng trống, hở không có vật liệu. Chú ý thứ hai là phải tránh các cầu nhiệt do các kết cấu chịu lực gây ra. Cách nhiệt trần và nền cũng đòi hỏi hết sức thận trọng. Trần yêu cầu không có cầu nhiệt, không đọng ẩm. Nếu đất dưới lớp cách nhiệt không bị đóng băng. Băng tạo thành lớp dưới cách nhiệt có thể phá vỡ lớp cách nhiệt và toàn bộ cấu trúc nền bên trên vì băng có thể tích riêng lớn. Phương pháp cách nhiệt này có thể ứng dụng rất tốt cho các đường ống, các bình bay hơi ống vỏ, các bình trung gian, chứa hạ áp, tách lỏng ... những vấn đè cách ẩm phải thật hoàn hảo vì phía lạnh đã hoàn toàn không thấm ẩm.

 

Phương pháp cách nhiệt bằng điền đầy, nhét đầy.

 

Phương pháp này đặc biệt thuận lợi trong trường hợp vách cách nhiệt không phẳng hoặc không có hình dáng cố định. Ví dụ, các vách cách nhiệt giữa các thiết bị tách lỏng không khí lỏng có thể đổ đầy các bột cách nhiệt. Trong các thiết bị sản xuất oxy do có nguy cơ cháy nổ nên không sử dụng các chất cách nhiệt hữu cơ. Các chất cách nhiệt dùng ở đây thường là các loại bột đá tự nhiên như perlit, aerosil, porosil mà thành phần chủ yếu là oxit sillic, oxit nhôm, sắt, manhe ... những hạt cách nhiệt loại này có kích thước từ 0,3 đến 3mm, có các cấu trúc rỗng kiểu mao mạch nhưng lại không có tính hấp thụ.

 

Vì trong cách nhiệt các thiết bị tách không khí lỏng có thể bị đọng không khí lỏng do ngưng tụ không khí nên các không gian nhét đầy hoặc điền đầy chất cách nhiệt được thổi sạch bằng nito.

 

Phương pháp cách nhiệt lạnh chân không 

 

Hiệu quả cách nhiệt của các vật liệu là do những lỗ nhỏ li ti chứa không khí, do đó hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt bao giờ cũng lớn hơn hệ số dẫn nhiệt của không khí. Chỉ trừ trường hợp những lỗ nhỏ li ti đó không chứa không khí mà ngậm một loại khí khác có hệ số dẫn nhiệt nhỏ hơn không khí thì vật liệu cách nhiệt đó mới có khả năng có hệ số dẫn nhiệt vượt qua giới hạn của không khí. Đó là trường hợp polyurethan. Hệ số dẫn nhiệt của polyurethan đạt tới 0,022 W/mK trong khi của không khí là 0,025W/mK ở nhiệt độ 00C. Áp suất của khí ngậm trong các lỗ nhỏ li ti của vật liệu càng nhỏ thì hệ số dẫn nhiệt cũng càng nhỏ. Và chân không là môi trường cách nhiệt lí tưởng. Đặc biệt khi cách nhiệt ở nhiệt độ rất thấp (từ 82K trở xuống) nhất thiết phải cách nhiệt chân không vì khi đó không khí đã hóa lỏng hoàn toàn.

 

Vì những lí do đó, ở từng trường hợp ứng dụng cụ thể, người ta sử dụng phương pháp cách nhiệt chân không. Cách nhiệt chân không có thể là cách nhiệt chân không một lớp hoặc nhiều lớp, có hoặc không có bột điền đầy. Khi có bột điền đầy (ví dụ bột đá perlit) người ta còn sử dụng thêm một chấp hấp thụ đặc biệt trộn lẫn vào để hấp thụ các loại khí còn sót lại. Các đường ống, các bể chứa, thùng chứa sẽ có 2 vỏ, nhiều lớp vỏ và có thể có chất bột điền đầy. Hiện nay cách nhiệt chân không nhiều lớp được coi là loại siêu cách nhiệt, vì nó đảm bảo hệ số dẫn nhiệt rất nhỏ. Bảng 1 giới thiệu đặc tính cách nhiệt và phạm vi nhiệt độ ứng dụng của từng phương pháp cách nhiệt.

 

 

Bảng 1. Hệ số dẫn nhiệt và phạm vi nhiệt độ ứng dụng của một số loại cách nhiệt

 

* Đối với cách nhiệt chân không có điền đầy cần phải đạt được độ chân không khoảng 1Pa (1,33Pa ~ 0,01Torr). Ở độ chân không  thấp hơn nữa, hệ số dẫn nhiệt cũng không giảm được bo nhiêu. Ngược lại, ở cách nhiệt chân không nhiều lớp, độ chân không ít nhất phải đạt 0,01Pa (0,0001 Torr).

Tin khác



Copyright © 2015 www.baogiavattu.com

Báo Giá Vật Tư tổng hợp
www.baogiavattu.com - CHUYÊN CUNG CẤP THIẾT BỊ VẬT TƯ CÔNG NGHIỆP & DÂN DỤNG!

Văn phòng: 372/5F Tùng Thiện Vương, Phường 13, Quận 8, Tp. Hồ Chí Minh

Email: baogiathietbivattu@gmail.com