CHƯƠNG 3. CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH ĐỐI CHIẾU
3.1 Lựa chọn vật liệu
3.1.3 Tìm hiểu và lựa chọn một số vật tư phụ phục vụ gia công cách nhiệt
Ngoài giới hạn chịu đựng hay cần cách nhiệt, việc chọn hướng bảo tồn là cho mặt bên trong hay bên ngoài cũng là yếu tố tiên quyết để lựa chọn vật liệu.
Sau đây là bảng so sánh giữa cách nhiệt nóng và lạnh cũng như một số loại vật tư phù hợp được đề xuất.
Bảng 3.1 So sánh cách nhiệt nóng và lạnh Nội
dung
Cách nhiệt nóng Cách nhiệt lạnh
Đặc điểm
- Duy trì nhiệt lượng/cách nhiệt
- Ngăn chặn quá nhiệt
- Duy trì nhiệt lượng/cách nhiệt
- Cần đảm bảo khả năng chống ngưng tụ hơi nước Vật
liệu đề xuất
- Cray Flex: Được sản xuất từ nguyên liệu chất lượng cao có khả năng chịu nhiệt cao, chống truyền nhiệt và hóa chất cao.
- Rockwool: Được sử dụng trong cả cách nhiệt lạnh và nóng, len khoáng có khả năng chịu nhiệt, chống hóa chất và nhiệt cao với độ ổn định vượt trội.
- Bông thủy tinh: Loại sợi thủy tinh này rất khó lắp đặt, nhưng cực kỳ rẻ. Nó vừa giữ cho các dòng được vận chuyển ở nhiệt độ thích hợp, trong khi vẫn đảm bảo nhiệt dư thừa vẫn còn trong hệ thống đường ống.
- Foam Polyurethane:
Hoàn hảo để xử lý độ dẫn truyền của nhiệt độ thấp và các vật chất có nhiệt độ đóng băng thấp. Bọt xốp polyurethane cũng cho phép phát thải khói thấp và độ thẩm thấu hơi nước thấp.
- Bọt cao su: Bọt cao su cũng thường được khuyên dùng để kiểm soát ngưng tụ vì công nghệ tế bào kín có khả năng chống ẩm cao.
Do đó có những tiêu chí để chọn vật liệu cách nhiệt lạnh:
- Đầu tiên, các vật liệu được sử dụng trong phần cách nhiệt nóng không yêu cầu chống ngưng tụ hơi nước mà một hệ thống cách nhiệt lạnh cần phải đảm bảo điều này. Việc chống ngưng tụ hơi nước giúp ngăn chặn sự ăn mòn của kim loại có thể xảy ra.
44 - Để ngăn sự ngưng tụ xảy ra trong các hệ thống lạnh, đòi hỏi khả năng uốn cong hoặc linh hoạt của vật liệu cách nhiệt để giải quyết vấn đề này. Do đó, các loại kim loại, sợi thủy tinh, foam và các vật liệu khác được sử dụng trong cách nhiệt lạnh cũng phải linh hoạt và dễ uốn hơn nhiều so với các loại được tìm thấy trong vật liệu cách nhiệt nóng.
- Cuối cùng, cấu trúc ô kín là cần thiết trong cách nhiệt lạnh để giúp tránh ngưng tụ. Các vật liệu trong cách nhiệt ở nhiệt độ cao cho phép nước xâm nhập vì nhiệt sẽ làm cho hơi ẩm bay hơi. Tuy nhiên, trong một hệ thống cách nhiệt lạnh, nước sẽ không bay hơi. Cấu trúc tế bào kín của vật liệu cách nhiệt lạnh giúp ngăn ngừa vấn đề này.
Một cách tổng quan, có thể chia vật liệu cách nhiệt thành hai nhóm: dạng khối và dạng phản xạ. Dạng khối là dạng vật liệu có khả năng cách nhiệt tỷ lệ thuận với chiều dày của nó. Dạng phản xạ là dạng vật liệu được phức hợp màng nhôm với polyethylene (PE) và có túi khí được ép dính lại với nhau, có độ bóng cao hơn và khả năng cách nhiệt tốt hơn dạng khối. Thực tế, một số vật liệu hiệu quả thì chi phí lại lớn và cần đội ngũ thi công chuyên nghiệp. Trên những cơ sở đó, những vật liệu sau đã được lựa chọn.
Bảng 3.2 Vật tư cách nhiệt lạnh
STT Tên Đặc điểm
1 Bảo ôn đường ống
Là loại chuyên dụng dùng trong hệ thống điều hòa, dưới dạng mút xốp định hình. Trên thị trường có bán một số loại foam nở cũng có tác dụng cách nhiệt nhưng thực tế khả năng hoạt động của chúng chỉ xuống tới 50C là thấp nhất.
Vì vậy phương án xốp bảo ôn đường ống vẫn là phù hợp.
2 Giấy bạc có đệm khí
Là vật tư thường dùng cách nhiệt nóng cho trần nhà, vẫn có tác dụng với việc hạn chế quá trình trao đổi nhiệt bức xạ, Do đó giấy bạc này được sử dụng để bọc thêm bên ngoài lớp bảo ôn để góp phần gia tăng hiệu suất của buồng.
3 Xốp
tráng bạc
Là vật liệu phức hợp màng nhôm với xốp có cấu trúc ô kín, ngăn chặn quá trình ngưng tụ hơi nước và hiệu quả trong cách nhiệt lạnh
Những vật tư mang vai trò gắn kết, tăng tính kín khít cho sản phẩm cũng cần có khả năng chịu nhiệt và cách nhiệt, hạn chế thất thoát nhiệt năng.
Keo dán gỗ và xốp là vật liệu phụ đơn giản nhưng cũng được xem xét cẩn thận, đảm bảo các mối gắn kết không bị ảnh hưởng dưới tác dụng của nhiệt. Một số mối nối giữa đường ống cũng như những liên kết và kín khít giữa từng thành phần buồng được thực hiện bởi băng tan và băng dính bạc.
45 Hình 3.7 Keo dán gỗ xốp
Hình 3.8 Băng dính bạc
Băng dính bạc thực chất ở dưới dạng một lớp nhôm tráng mỏng, nhưng lại là vật tư kết dính được sử dụng nhiều nhất trong buồng lạnh. Khả năng chịu nhiệt sản phẩm này đáp ứng được đưa ra trong khoảng -20oC tới -500C tùy chủng loại và giá thành.
Buồng lạnh sử dụng hai loại băng dính bạc với những đặc tính riêng biệt khác nhau:
- Băng dính bạc trơn mỏng 16 micron: thuận tiện để bít kín các tiếp xúc và gắn kết các lớp vật liệu liền kề.
- Băng dính bạc có gân dày 120 micron: có thêm lớp sợi thủy tinh, thích hợp hơn để liên kết các tấm thành phẩm và bao bọc bên ngoài để tăng độ cứng chắc.
Băng tan ở đây không đơn giản chỉ là vật tư cần để làm kín khít, mà còn phải chịu được nhiệt độ âm sâu của nito lỏng, Do đó băng tan được lựa chọn là loại chuyên dùng cho gas, khí hóa lỏng đặc dụng, với giới hạn nhiệt độ dưới là -100oC và vẫn có thể hoạt động được ở áp suất tới 300psi.
Hình 3.9 Băng tan
Hình ảnh chi tiết về các công đoạn làm kín khít đường ống, thành buồng cũng như gia cố hoàn thành các lớp cách nhiệt sẽ được trình bày chi tiết trong từng mục chế tạo tiếp theo sau đây.