Краткое описание задачи:

Технологическим процессом на предприятии заказчика предполагается использование сосуда с жидким азотом (теплообменника) размерами 9750 мм в длину и 2130 мм в диаметре. По факту износа действующего оборудования перед заказчиком встала задача замены емкостного оборудования и теплоизоляционной конструкции.

Состав оборудования:

Теплообменник L=9760 мм, ø=2135 мм.

Требования к теплоизоляционной конструкции:

1. После включения оборудования и в процессе работы изоляция должна предотвращать промерзание и распространение льда от стенки оборудования к внешней поверхности конструкции.
2. Конструкция должна быть герметичной и должна предотвратить проникновение воздуха из окружающей среды к стенкам оборудования.
3. Конструкция должна предотвращать образование конденсата на поверхности.
4. Теплоизоляционная конструкция должна обладать высокой стойкостью к термическим нагрузкам и должна выдерживать серию включений/выключений оборудования без нарушений структуры. Возникновение растрескиваний, расслоение, абсорбирование влаги, изменение фактической толщины теплоизоляционного слоя после серии включений/выключений должно быть исключено.
5. Элементы изоляционной конструкции должны быть адаптированы к применению в условиях производства Заказчика.
6. Конструкция тепловой изоляции должна предотвращать вероятную конденсацию кислорода в непосредственной близости от стенок изолируемого оборудования.
7. Теплоизоляционная конструкция должна препятствовать возникновению коррозии стенок оборудования.

Порядок выбора типа и марки теплоизоляционного материала:

Теплоизоляция на основе вспененного полимера является логически обоснованным вариантом решения поставленной задачи, так как работа оборудования предполагается в периодическом режиме с частотой включения до 12 раз в год на срок до 3 суток. В заданном режиме эксплуатации обустройство экранно-вакуумной изоляции принято как экономически нецелесообразное. Вариант организации теплоизоляционного слоя на основе напыляемого ППУ исключен, как не отвечающий требованиям надежности и качества из-за известных проблем с растрескиванием, сложностью герметизации и сдвиговыми деформациями.

В процессе поиска технического решения был проведен анализ других теплоизоляционных материалов на основе закрытоячеистых полимеров. По результатам анализа технической документации к испытаниям допущены два вида материалов – Aeroflex на основе этиленпропилендиенового каучука (Aeroflex EPDM) и теплоизоляция на основе NBR/PVC известного бренда.

Для окончательной подготовки технического решения был проведен ряд практических испытаний выбранных типов тепловой изоляции.

Результаты предварительных и последующих испытаний изделий Aeroflex EPDM:

1. При прямом контакте теплоизоляции Aeroflex EPDM с поверхностью, охлажденной до температуры жидкого азота, повреждений тепловой изоляции не произошло.
2. Клеевые стыки между фрагментами теплоизоляции не нарушились.
3. Теплопроводность слоя оказалось низкой, удовлетворяющей требованиям проекта.
4. В случае сплошной приклейки теплоизоляционного материала к поверхности листа из нержавеющей стали по причине температурного удара произошло разрушение изоляционного слоя. Для предотвращения указанных повреждений требуется организация фрикционного слоя.
5. Механические свойства гибкости и предела прочности при сжатии, и геометрические размеры теплоизоляционного слоя из Aeroflex EPDM сохранились после окончания испытаний.

Заключение по результатам серии испытаний:

Результаты испытаний материала Aeroflex EPDM признать положительными. Для тепловой изоляции теплообменника использовать изделия из вспененного каучука Aeroflex EPDM.  Поставщику предоставить фотоотчет проведенных испытаний.

Примеры испытаний представлены на фото 1, 2 и 3:

Проектное решение и его краткое описание:

После проведения консультаций и получения рекомендаций от производителя Aeroflex, в качестве проектного было принято решение об организации многослойной изоляционной конструкции из изделий EPDM.

Состав установленной теплоизоляционной конструкции:

1. Антиабразивный фрикционный паронепроницаемый слой из комбинированного материала на основе алюминиевой фольги и полимерных пленок марки Alutape MKA. Приклейка слоя к поверхности оборудования не осуществлялась. Установка производилась с применением ленты Alutape MKA.
2. Теплоизоляционный слой из изделий Aeroflex EPDM MS2-50 в виде листа толщиной 50 мм, длиной 2 м, шириной 1 м. Теплоизоляционные изделия были тщательно подогнаны под размеры изолируемого оборудования и приклеены к антиабразивному фрикционному слою на полихлоропреновый клей Aeroseal. Клей использовался также для проклейки стыков между элементами тепловой изоляции.
3. Дополнительный пароизоляционный слой Alutape MKA S (самоклеящийся). Установка путем приклеивания слоя к теплоизоляции Aeroflex.
4. Второй теплоизоляционный слой, аналогично п. 2 с перекрытием швов предыдущего теплоизоляционного слоя.
5. Третий теплоизоляционнй слой, аналогично п.п. 2 и 4.
6. Проклейка клеевых стыков между смежными изделиями третьего теплоизоляционного слоя лентой Protape.
7. Установка мембранного комбинированного пятислойного покрытия на основе полимерных пленок и алюминия путем оборачивания его вокруг теплоизолированной емкости и приклеивания к поверхности третьего теплоизоляционного слоя с герметизацией стыков прозрачным силиконовым герметиком.

Общие комментарии к проведению теплоизоляционных работ:

При проведении работ по монтажу особое внимание уделялось правильной установке фрикционного антиабразивного слоя, основное назначение которого - предотвращение разрушения теплоизоляции вследствие резких термических нагрузок и сдвигов изоляционного слоя и изолируемой поверхности относительно друг друга. Полимерная пленка на поверхности слоя предназначена для снижения абразивных нагрузок и предотвращения гальванической коррозии, возникающей между алюминиевой фольгой в составе покрытия и стальной поверхностью емкости.