Thermal pagkakabukod | Lahat ng mga mahahalagang konsepto at aplikasyon nito

Paksa ng Pagtalakay: Thermal pagkakabukod

  • Kahulugan ng Thermal pagkakabukod
  • Thermal insulator
  • Paglipat ng init at init
  • Thermal pagkakabukod mode ng transfer
  • Bakit thermal pagkakabukod? Mga layunin at kahilingan nito
  • Mga kalamangan ng pagkakabukod ng thermal
  • Mga materyal na ginamit para sa pagkakabukod ng thermal
  • Mga uri ng thermal Insulation
  • Thermal pagkakabukod sa sektor ng nuklear
  • Mga thermal na katangian ng pagkakabukod

Kahulugan ng Thermal pagkakabukod

Kapag ang dalawang bagay ay nasa thermal contact sa bawat isa o sa ilalim ng impluwensya ng radiation, ang proseso ng pag-ubos ng paglipat ng init sa mga entity ay kilala bilang thermal insulation. Ito ay lubos na kabaligtaran ng kung anong thermal conductivity na maaaring tukuyin. Mahalaga, ang isang bagay na may napakababang conductivity ng thermal ay maaaring ituring bilang isang mahusay na insulated na materyal. 

Thermal insulator

Habang ang thermal insulation ay ang proseso ng pag-ubos ng paglipat ng init, ang mga thermal insulator ay mga materyales na gumagamit ng proseso ng pagkakabukod. Pinipigilan nito ang enerhiya ng init na mailipat mula sa isang bagay patungo sa isa pa. Maaari itong matingnan nang detalyado mula sa pananaw ng termodynamics habang naiintindihan ang mga prinsipyo ng enerhiya ng init at marami pa.

Init pagkakabukod

Ito ay isang uri ng enerhiya na nakasalalay sa isa pang kadahilanan na tinatawag na temperatura. Ang paglipat ng enerhiya sa anyo ng init mula sa isang katawan patungo sa isa pa ay nagreresulta sa pagkakaiba ng temperatura. Karaniwang dumadaloy ang init mula sa isang mas mainit sa isang mas malamig na katawan. Malaki ang papel na ginagampanan nito sa mga prinsipyo ng thermodynamics. Kung ang isang katawan ay malamig, nangangahulugan ito na ang init ay tinanggal at hindi idinagdag ang lamig, na nagdudulot ng isang nakakatuwang katotohanan tungkol sa pormang ito ng enerhiya.

Ang init ay maaaring ilipat sa pamamagitan ng tatlong magkakaibang paraan.

  1. Pag-uugali
  2. Kapulungan
  3. Radyasyon

Ang conduction ay ang proseso ng paglipat ng enerhiya sa pagitan ng dalawang mga bagay kung saan ang daluyan ng palitan ay sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay. Sa parehong oras, ang kombeksyon ay ang paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng paggalaw ng bagay, gamit ang hangin bilang isang daluyan. Ang radiation ay ang proseso ng paglipat na nangyayari nang walang anumang daluyan ngunit sa tulong ng mga electromagnetic na alon.

Ang tatlong mga equation hinggil sa tatlong anyo ng paglipat ng init ay ang mga sumusunod,

Pagsasaayos: Q = [k · A · (Thot - Tcold)] / d

Koneksyon: Q = hc · A · (Ts - Tf)

Radiation: P = e · σ · A · (Tr4 - Tc4) (Paggamit ng batas na Stefan-Boltzmann)

Ang mga halimbawa ng mga mode ng paglipat na maaaring matagpuan sa aming pang-araw-araw na buhay sa ilalim ng conduction ay maaaring maging kasing simple ng pinabilis na mga vibrating molekula sa kamay kapag nakikipag-ugnay sa isang mainit na mug ng kape. Nangangahulugan ito na ang kamay ay nagpainit kung saan naganap ang paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay. 

Ang isang tipikal na halimbawa ng kombeksyon ay ang pagpapalamig, kung saan ang mga item na pagkain na itinatago sa ref ay mahalagang malamig sa pamamagitan ng kombeksyon ng hangin at iba pang mga coolant. 

Ang radiation ay ang mode ng paglipat sa pamamagitan ng isang walang bisa, tulad ng init mula sa araw na umabot sa lupa.

Bakit thermal pagkakabukod? Mga layunin at kahilingan nito

Ang layunin ng thermal insulation ay ang i-moderate ang temperatura sa isang bagay na kasing liit ng isang indibidwal na bahay hanggang sa kumplikado bilang isang reactor na nukleyar. Ang thermal insulation ay upang mapatibay ang mga elemento ng konstruksyon laban sa pinsala na dulot ng kahalumigmigan o thermal epekto sa bahagi. Ang pagkasira ng bagay o bahagi ay maaaring mabawasan sa panahon ng taglamig na may pagkakabukod ng thermal, na nagsisilbi sa layunin ng pangangalaga ng enerhiya. Sa parehong oras, sa panahon ng tag-init, ang sobrang pag-init ay makabuluhang maubos. 

Mga kalamangan ng pagkakabukod ng thermal

Lumilikha ang termal na pagkakabukod ng isang pinakamabuting kalagayan na kapaligiran na nagpapanatili ng paligid ng mainit sa taglamig at ginaw sa panahon ng tag-init, na nagpapagana ng komportableng pamumuhay at pagpapatakbo. Dahil sa pangangailangan para sa isang komportableng kapaligiran sa pamumuhay, ang labis na pagkakabukod ay lubos na pinahuhusay ang pangangalaga ng enerhiya at pagpapanatili ng mga gastos. Nakakatulong din ito na maiwasan ang pagdeposito ng kahalumigmigan sa mga panloob na dingding ng isang silid o isang lalagyan na maaaring sanhi sanhi ng epekto ng temperatura at halumigmig.

Ang pagkakabukod ng thermal kagamitan

  1. Payberglas
  2. Foam ng Polyurethane
  3. Selulusa
  4. Polisterin
  5. Balahibo ng mineral

Thermal pagkakabukod Fiberglass: 

ito ay ang pinakakaraniwan at madalas na ginagamit para sa pamamaraan ng pagkakabukod ng thermal sa mga modernong bahay. Nagmula ito mula sa makinis na pinagtagpi na silikon, mga recycled na fragment ng baso, at mga maliit na butil ng buhangin na naglalaman ng glass powder. 

Ang fiberglass o salamin na lana ay karaniwang ginagamit bilang isang materyal na pagkakabukod ng tunog, isang panloob na materyal na inilapat sa ilalim ng mga bubong na bubong o sahig na gawa sa kahoy. Dahil ang fiberglass ay nawawala ang kanilang pagkakabukod ng halaga kapag nakikipag-ugnay sa mamasa-masa o kahalumigmigan, karamihan ay nakikita sila sa loob ng mga bahay at hindi sa labas.

Ang mga halaga ng pagkakabukod ng materyal ay ibinibigay ng,

  • Densidad = 25 kg / m³
  • Kapasidad sa pag-iimbak ng init = 800 J / kgK
  • Fire class => A2, S1, d0 (patayin ng sarili at mababang kakayahan sa apoy)
  • λ = 0.032 hanggang 0.040 W / mL-K
  • Pagtutol ng diffusion: 1

Selulusa:

Ang ganitong uri ng pamamaraang thermal insulation ay itinuturing na isa sa mga pinaka eco-friendly na proseso sa modernong-araw. Ang cellulose ay binubuo ng 70-80% na recycled na denim, papel o karton sa anyo ng maluwag na foam na ginagamot nang husto (15% na dami) na may (NH₄) ₂SO₄, boric acid o borax. Ito ay itinuturing na pinakamahusay na anyo ng thermal insulation laban sa mga solusyon sa paglaban sa sunog na mahalagang ginagamit upang katamtaman ang pagkawala ng init at makakuha ng paghahatid ng ingay. 

Mga Katangian ng cellulose, 

  • Thermal conductivity = 40 mW / m · K 
  • R halaga = R-2.6 hanggang R-3.8 bawat 100mm 
  • Densidad = 57 kg / m3

Lana ng mineral:

Ang glass wool o mineral wool ay malawakang ginagamit para sa mga katangian ng pag-andar, madaling pagbili, at simpleng paghawak. Ang mineral wool ay naglalaman ng spun yarn na ginawa mula sa natunaw o recycled na baso o bato (rock wool). Ang lana ng bato ay gawa sa basalt, kung saan ang mga thread ay pinagsama sa isang natatanging paraan para sa isang mabalahibong istraktura na mabubuo para sa pagkakabukod. Pagkatapos nito ang lana ay nai-compress sa mga mineral batts o board na maaaring mabili sa merkado para sa mga layunin ng pagkakabukod. 

Ang lana ng mineral ay karaniwang ginagamit upang Isulat ang mga pader ng lukab, mga panlabas na dingding, dingding ng pagkahati, at nakaimbak na sahig. Malawak din silang inilalapat sa mga pang-industriya na aplikasyon tulad ng mga makina, aircon, atbp. 

Mga Katangian: 

  • λ = 0.03 W / mK hanggang 0.04 W / mK
  • Densidad = 30-200 kg / m³
  • R = 0.035 W / mK
Thermal pagkakabukod | Lahat ng mga mahahalagang konsepto at aplikasyon nito
Balahibo ng mineral
Image credit: Achim HeringRockwool 4lbs bawat ft3 fibrex5CC BY 3.0

Polystyrene:

Ito ay karaniwang kilala rin bilang styrofoam, ay isang hindi tinatagusan ng tubig thermoplastic foam na insulate ng temperatura at tunog na mabisa. Dumating ang mga ito sa dalawang uri: EPS (pinalawak) at XEPS (na-extruded), magkakaiba sa gastos at pagganap. Nagtataglay sila ng isang napaka-makinis na ibabaw ng pagkakabukod na hindi matatagpuan sa anumang iba pang mga uri, karaniwang nilikha sa mga bloke ng hiwa, ginagawa itong napaka-perpekto para sa pagkakabukod. Minsan madaling masusunog ang bula at nangangailangan ng isang patong ng Hexabromocyclododecane (HBCD), isang kemikal na hindi masusunog. 

Ang mga makabuluhang bentahe nito ay nagtataglay ito ng mga nakamamanghang katangian ng pag-unan, magaan ang likas na katangian, mababang pag-uugali ng thermal, at sumisipsip ng napakaliit na kahalumigmigan, karamihan ay 98% na hangin at 100% na maaaring ma-recycle. 

Mga Katangian: 

  • R = 4-5.5
  • Densidad = 0.05 g / cm3
  • λ = 0.033 W / (m · K)
  • Refractive index = 1.6
Thermal pagkakabukod | Lahat ng mga mahahalagang konsepto at aplikasyon nito
Polisterin
Image credit:PhyrexianPolistiroloCC BY-SA 3.0

Foam ng polyurethane:

Ito ang pinaka-sagana at pambihirang anyo ng thermal insulation na gumagamit ng non-chlorofluorocarbon (CFC) bilang isang ahente ng pamumulaklak upang bawasan ang pinsala ng layer ng ozone. Ang mga ito ay mga foam na may mababang density na binubuo ng mababang kondaktibiti na gas sa kanilang mga shell na maaaring isabog papunta sa mga insulated na lugar. 

Ang mga ito ay magaan sa pagiging maaasahan at timbangin halos 2lb / ft3. Ang mga ito ay lumalaban din sa apoy at ginagamit sa mga ibabaw tulad ng mga brick block, kongkreto, atbp., Sa pamamagitan ng direktang pag-aayos. Ginagamit din ito sa kaso ng hindi natapos na pagmamason sa pamamagitan ng paggupit ng bula sa nais na hugis at laki. Pagkatapos ang foam ay natatakpan ng nakabubuo na malagkit, pinindot ito laban sa ibabaw ng pagmamason at tinatakan ang mga kasukasuan sa pagitan ng mga sheet na may lumalawak na bula. 

Mga Katangian:

  • λ = 0.022 W / mK hanggang 0.028 W / mK
  • Densidad = 30 kg / m3 sa 100 kg / m3
  • R = 6.3 / pulgada ng kapal

Mga uri ng thermal Insulation

Blanket: Batt at Roll Insulation

Ang pinaka-kilalang at malawak na naa-access na uri ng pagkakabukod ay pagkakabukod ng Blanket, na kung saan ay dumating sa Batts o Rolls. Binubuo ito ng kakayahang umangkop na hibla, fiberglass's. Ang mga Batts at Roll ay natapos din mula sa mineral-wool, plastik, at natural na hibla, tulad ng koton at lana ng tupa. Ang pagkakabukod ng Blanket ay malamang na magamit sa hindi natapos na dingding, sahig, at kisame at ang pagkakabukod na ito ay madaling mailagay sa pagitan ng mga studs, joist, at beam. Ang uri ng pagkakabukod na ito ay lubos na ginagamit dahil angkop ito para sa karaniwang puwang ng palahing kabayo at pagsali sa puwang na medyo malaya mula sa magkakaibang sagabal. Ang uri na ito ay medyo mahal din sa paghahambing sa iba.

Concrete Block thermal Insulation

Ang pagkakabukod ng kongkreto ay isinama sa maraming paraan, tulad ng pagdaragdag ng foam bead o hangin sa kongkreto na halo upang makuha ang nais na mga R-value. Ang pagkakabukod ng Concrete Block ay malawakang ginagamit para sa hindi natapos na dingding, kabilang ang mga dingding ng pundasyon, at ginagamit din nang prominente para sa pagtatayo at pagsasaayos. Ang pag-install ay nangangailangan ng mga dalubhasang kasanayan tulad ng paglalagay, pagkakabukod ng mga kongkretong bloke nang hindi gumagamit ng mortar, at bonding sa ibabaw. Ang mga core ay insulated upang makamit ang ninanais na mga halaga ng R, na makakatulong sa amin na may katamtamang temperatura din.

Insulated Concrete foam 

Ang materyal na ginamit sa paggawa nito ay mga foam board o foam blocks. Ang ganitong uri ng pagkakabukod ay lubos na ginagamit upang makumpleto ang mga hindi natapos na dingding, pati na rin ang mga pader ng pundasyon para sa bagong konstruksyon. Ang mga ito ay isinasama bilang isang bahagi ng gusali ng pagpupulong din. Ang kategoryang ito ng pagkakabukod ay lubos na ginagamit para sa pagtatayo. Dahil itinatayo ang mga ito sa mga pader ng bahay, pinapataas nito ang paglaban ng thermal.

Mahigpit na hibla o pagkakabukod ng hibla

Ang fiberglass at mineral wool ay ginagamit upang mai-assimilate ang pagkakabukod ng hibla. Ang matibay na hibla na pagkakabukod ay lubos na ginagamit sa mga rehiyon na makatiis ng mataas na temperatura at madalas na ginagamit para sa mga duct sa mga walang kundisyon na puwang. Ang pagkakabukod ng hibla ay itinatag ng mga kontratista ng HVAC, karaniwang ginagawa ang pagkakabukod at mai-install ang mga ito sa mga lagusan. Pangunahin itong ginagamit para sa dahilan ng kakayahang makatiis ng mataas na temp.

Mga panel na insulated na istruktura (SIP)

Pangunahin itong foam-board o likidong pagkakabukod ng foam-foam at pagkakabukod ng straw-core. Isinasama ang mga ito sa hindi natapos na dingding, kisame, sahig, at ang paunang pagtatayo ng mga bubong. Ang mga ito ay ipinatupad ng mga manggagawa sa konstruksyon na magkakasama sa SIP upang mabuo ang mga dingding at bubong. Ang mga perks ng paggamit ng ganitong uri ng pagkakabukod ay nagbibigay ng pare-pareho at mas mataas na pagkakabukod kumpara sa tradisyunal na pagkakabukod. Ang mga SIP ay tumatagal ng isang limitadong dami ng oras upang maipatupad.

Thermal pagkakabukod sa sektor ng nuklear

Ang pangkalahatang ideya ng isang planta ng nukleyar na kuryente ay ginagamit ito upang makabuo ng elektrisidad na may nuclear fission. 

Ang mga core ng reactor ng reactor ay nagbibigay ng isang partikular na layunin sa paglabas ng enerhiya ng napakalaking halaga ng init at output ng trabaho. Ang pagdidikit ng reaktor nukleyar sa isang lalagyan ay isang malaking puwang na isinasama ang sistema ng supply ng singaw ng nukleyar (NSSS).

 Ang NSSS ay mayroong isang reaktor, balbula, tubo, bomba, at iba pang iba`t ibang mga sangkap at kagamitan. Ang NSSS ay gumagawa ng isang napaka-malaking net positibong pag-load ng init. Ang pagkakabukod sa mainit na tubo at kagamitan sa loob ng reaktor ay may isang layunin: upang makontrol ang mga pag-load ng paglamig ng kontento. Ginagawa ang paglamig ng kontain upang alisin ang init na direktang na-link sa isang katawang tubig (ilog, lawa, atbp.) O paglamig ng singaw na tulad ng aircon. Ang mga panteknikal na pagtutukoy ng mga nukleyar na halaman ay maaalarma kung ang mapagkukunan ng init ay naglalabas ng init nang higit pa kaysa sa rate ng paglamig sa pamantayan.

Mga thermal na katangian ng pagkakabukod

Mayroong mga partikular na pangunahing pagsasaalang-alang upang mapili sa panahon ng proseso ng pagpili ng pagkakabukod. Ang mga katangiang ito ay nag-iiba sa napiling materyal, mula sa lana hanggang sa pagkakabukod ng thermal reactor. Ang pagkakaiba-iba ng mga thermal na katangian ng mga uri ng pagkakabukod ay gumagawa ng pagkakaiba sa dami ng kahusayan, pagganap, at pagpapanatili. 

Ang iba't ibang mga pag-aari na isasaalang-alang ay: 

Emissivity (E):

Ang isang materyal na nakasulat bilang ε ay tinukoy bilang ang ratio ng enerhiya na sinasalamin ng materyal sa enerhiya na ibinubuga ng isang itim na katawan sa isang katulad na temperatura. Sa mga tuntunin ng layman, kapaki-pakinabang ito sa pagpapalabas ng enerhiya bilang thermal radiation tulad ng infrared na enerhiya.

Thermal conductance (C):

Maaari itong katawagan ng pagkakaiba-iba ng temperatura ng yunit sa pagitan ng dalawang mga katawan na naghihinuha ng rate ng oras ng isang matatag na estado na daloy ng init sa pamamagitan ng isang yunit na lugar ng ibinigay na materyal. 

Thermal pagkakabukod | Lahat ng mga mahahalagang konsepto at aplikasyon nito

Mga limitasyon sa temperatura:

itaas at mas mababang antas ng temperatura ay dapat nasiyahan sa mga materyales na pinili para sa pagkakabukod. 

Thermal paglaban (R-Halaga): ang pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng dalawang mga ibabaw ay nagpapahiwatig ng isang rate ng daloy ng init ng isang yunit sa pamamagitan ng lugar ng yunit ng mga bagay (Km2/ W). 

Thermal pagkakabukod | Lahat ng mga mahahalagang konsepto at aplikasyon nito

Thermal transmittance (U):

sa pamamagitan ng isang pagpupulong, ang pangkalahatang pamamalakad ng daloy ng init ay likha bilang thermal transmittance. 

Thermal conductivity (k-halaga): 

Thermal pagkakabukod | Lahat ng mga mahahalagang konsepto at aplikasyon nito

Kung saan, L = kapal ng materyal, (m)

T = temperatura, (K)

q = rate ng daloy ng init, (W / m2)

Upang matuto nang higit pa tungkol sa thermodynamics pindutin dito!


Tungkol kay Shakthivel Bhaskar

Thermal pagkakabukod | Lahat ng mga mahahalagang konsepto at aplikasyon nitoAng pangalan ko ay Shakthivel Bhaskar, isang taong masigasig tungkol sa mekanika ng mga bagay na ginagamit namin sa pang-araw-araw na buhay mula pa nang mabigyan ako ng mga kamangha-manghang laruan noong ako ay isang maliit na bata. Ang pagkahilig na ito ay tumutulong sa aking pag-ibig para sa mechanical engineering, na humantong sa akin upang makumpleto ang aking degree sa Master sa nasabing larangan. Nagtrabaho ako sa dalawang proyekto na inayos ng SAE, India, at FS, UK. Ang aking pagtakas mula sa reyalidad ay ang aking kahalili na hilig, football na tumutulong sa akin na ituon ang aking trabaho kapag ginugol ko ito ng kaunting oras.

Kumonekta tayo sa pamamagitan ng LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/shakthivel-bhaskar-589690170/).

Mag-iwan ng komento

Ang iyong email address ay hindi ilalathala. Ang mga kailangang field ay may markang *

en English
X