Ar adeg pan mae prinder ynni byd-eang a llygredd amgylcheddol yn parhau i ddwysau, mae'r galw am ddeunyddiau inswleiddio thermol effeithlonrwydd uchel yn y maes diwydiannol wedi dod yn gyfeiriad craidd arloesi technolegol. Mae data'n dangos, yn y cyswllt cludo piblinell olew crai yn unig, bod y golled ynni a achosir gan afradu gwres yn cyfrif am oddeutu 1/3 o gyfanswm y defnydd o ynni bob blwyddyn, sydd nid yn unig yn achosi gwastraff ynni enfawr, ond sydd hefyd yn cynyddu gludedd olew crai, yn dirywio hylifedd, a hyd yn oed yn effeithio ar ansawdd cynhyrchion olew. Mae'r system amddiffyn "bwrdd inswleiddio gwlân creigiau + haen amddiffynnol galfanedig" draddodiadol yn wynebu sawl tagfa dechnegol: mae dargludedd thermol gwlân creigiau yn cynyddu'n sylweddol ar ôl amsugno dŵr, ac mae'r effaith inswleiddio yn cael ei leihau hyd at 40%; Mae'n hawdd cynhyrchu llygredd llwch yn ystod y broses adeiladu, a bydd defnydd tymor hir yn achosi cyrydiad o dan yr haen inswleiddio a'r rhwd ar yr haen amddiffynnol.
Nghynnwys
1. Cefndir technegol ac arwyddocâd ymchwil
2. Proses Paratoi cotio a dylunio fformiwla
3. Profi Perfformiad a Chefnogi System Amddiffyn
4. Senarios Cais Diwydiannol a Dadansoddiad Budd -daliadau
5. Heriau technegol a llwybrau datblygu yn y dyfodol
6. Casgliad
1. Cefndir technegol ac arwyddocâd ymchwil
Mae Airgel yn ddeunydd hydraidd sy'n cynnwys tyllau ar raddfa nano. Mae ei strwythur rhwyll gofodol arbennig yn rhoi perfformiad inswleiddio thermol rhagorol iddo - mae'r dargludedd thermol mor isel â 0. 01-0. 02W/(M ・ K), sydd ddim ond 1/3 o wlân roc traddodiadol. Yn y strwythur hwn, mae waliau mandwll dirifedi yn ffurfio arwyneb myfyriol ar gyfer ymbelydredd thermol, ac mae'r aer yn y pores wedi'i rwymo i bob pwrpas, wrth rwystro'r llwybr dargludiad gwres solet, a thrwy hynny gyflawni effaith "inswleiddio thermol tri dimensiwn". Mae'r ymchwil o dîm Yuan Xuesong yn dangos y gall cyfansawdd system aer nano-sio₂ a system asid acrylig wedi'i seilio ar ddŵr baratoi math newydd o orchudd gydag inswleiddio thermol effeithlonrwydd uchel a nodweddion amddiffyn yr amgylchedd gwyrdd, gan ddarparu datrysiad arloesol ar gyfer meysydd petroliwm, petrocemeg, a chadarnhad ynni adeiladu.
2. Proses Paratoi cotio a dylunio fformiwla
Mae'r cotio yn cael ei baratoi gan ddefnyddio'r broses "Graddedig Gwasgariad-Synergaidd". Mae'r deunyddiau crai craidd yn cynnwys: Emwlsiwn Acrylig A Wanhua Chemical wedi'i seilio ar ddŵr, powdr Sio₂ Airgel Shenzhen Zhongning Technology, microspheres gwydr gwag 3M, a microspheres cerameg Shanghai Huijingya. Mae'r camau paratoi penodol fel a ganlyn:
Yn gyntaf, ychwanegwch asiant cyplu silane a gwasgariad gwlychu i ddŵr wedi'i ddad-ddyneiddio, ychwanegwch bowdr airgel yn araf o dan gyflymder isel yn ei droi ar 500R/min, ac yna gwasgaru ar gyflymder uchel o 3000R/min ar gyfer 30-50 munud i ffurfio slyri unffurf o ronynnau airgel mewn dŵr mewn dŵr. Yr allwedd i'r cam hwn yw defnyddio grym cneifio cyflym i dorri crynhoad aerogels a sicrhau gwasgariad lefel nano.
Yna, ychwanegwch emwlsiwn acrylig a dŵr wedi'i ddad -ddyneiddio i'r slyri yn gymesur, ei droi ar 800-1000 r/min ar gyfer 10-15 munud i ffurfio system colloidal sefydlog. Yn olaf, ychwanegir microspheres gwydr gwag, microspheres cerameg a llenwyr swyddogaethol eraill, ac mae'r gymysgedd wedi'i wasgaru ar gyflymder isel o 700-900 r/min ar gyfer 15-20 munud i atal y llenwyr rhag torri ac effeithio ar berfformiad inswleiddio thermol.
Paramedrau allweddol ar gyfer optimeiddio fformiwla
Wrth optimeiddio fformiwla cotio Airgel, mae cynnwys Airgel yn cael effaith feirniadol amlwg. Mae arbrofion yn dangos, pan fydd y ffracsiwn màs o airgel yn 5%, y gellir lleihau'r dargludedd thermol i 0. 042W/(M · K), a'r gwahaniaeth tymheredd inswleiddio thermol o orchudd 5mm ar 80 gradd yw 30 gradd, sef yr effaith orau. Fodd bynnag, pan fydd y cynnwys yn fwy na 7%, bydd yn achosi cracio crebachu, a phan fydd yn fwy na 10%, bydd y strwythur yn cwympo oherwydd gorchudd annigonol o ronynnau Airgel, a bydd y dargludedd thermol yn cynyddu yn lle.
O ran llenwyr swyddogaethol, mae cyfansawdd 1: 1 microspheres gwydr a microspheres cerameg yn cael effaith ragorol, gyda dargludedd thermol o 0. 0 45W/(M · K) ac adlyniad o 1.56MPA. Mae microspheres gwydr yn darparu inswleiddio thermol trwy'r strwythur gwag mewnol, tra bod microspheres cerameg yn llenwi'r pores i wella tyndra'r strwythur. Os defnyddir kaolin i ddisodli microspheres cerameg, cynyddir yr adlyniad i 1.76MPA, ond oherwydd ei ddargludedd thermol cryf, mae'r dargludedd thermol yn cynyddu i 0.050W/(M · K), nad yw'n ffafriol i berfformiad inswleiddio thermol.
Mae rheoleiddio'r gymhareb pigment-i-sylfaen yn cael effaith sylweddol ar ansawdd ffilm y cotio. Pan fydd y gymhareb pigment-i-sylfaen yn 0. 64, y cotio sydd â'r dargludedd thermol isaf ac adlyniad da (1.58mpa). Fodd bynnag, pan fydd yn cael ei gynyddu i 0. 9 {{{1 0}}, mae'r cynnwys latecs yn lleihau, nid yw'r llenwr wedi'i orchuddio'n llawn, a ffurfir microcraciau, sy'n cynyddu'r dargludedd thermol i 0.049w/(m · k) a'r adlyniad hefyd. Felly, cydbwysedd rhesymol o'r gymhareb llenwi a latecs yw'r allwedd i gyflawni inswleiddio thermol a sefydlogrwydd strwythurol.
3. Profi Perfformiad a Chefnogi System Amddiffyn
Dadansoddiad mynegai perfformiad aml-ddimensiwn
Inswleiddio thermol ac eiddo mecanyddol:
- Mae'r prawf dargludedd thermol yn mabwysiadu safon Hg/T 5182. Mae'r canlyniadau'n dangos mai dargludedd thermol y cotio â fformiwla optimized yw 0. 0 42W/(m ・ k), sy'n well na safon y diwydiant (llai na neu'n hafal i neu'n hafal i 0.05W/(m ・ k)).
- Yn y prawf perfformiad mecanyddol, gall y prawf plygu cotio gyrraedd 1mm (GB/T 6742), gwrthiant effaith 40kg ・ cm (GB/T 1732), ac adlyniad tynnu i ffwrdd 1.58MPA (GB/T 5210), y mae pob un ohonynt yn fwy na'r dangosyddion gorchuddio inswleiddio thermol confensiynol.
Profwyd yn drwyadl y system cotio paru (primer epocsi primer + haen inswleiddio airgel airgel wedi'i seilio ar ddŵr): profwyd yn drwyadl:
- Nid yw ymwrthedd asid (GB/T 9274 Dull A) yn annormaledd am 240 awr, ac nid yw ymwrthedd alcali yn pothellu nac yn taflu am 168 awr;
- Gwrthiant chwistrell halen (GB/T 1771) Ar ôl 240 awr, nid oes rhwd ar yr wyneb cotio;
- Ymwrthedd i heneiddio carlam artiffisial (GB/T 1865) am 500 awr, ac mae'r perfformiad yn parhau i fod yn sefydlog.
Dyluniad cydweithredol o system ategol gwrth-cyrydiad
Mae'r system ategol yn mabwysiadu "rhesymeg amddiffyn tair haen":
- Mae'r haen waelod o primer epocsi wedi'i seilio ar ddŵr yn cynnwys grwpiau epocsi gweithredol, a all ffurfio bondiau cemegol gyda'r swbstrad metel, gydag adlyniad o fwy na 5MPA, wrth ynysu treiddiad electrolyt;
- Mae haen inswleiddio Airgel Canol yn cyflawni rhwystr thermol trwy strwythur nanoporous, a gall ei nodweddion hydraidd hefyd amsugno ychydig bach o gyfryngau cyrydol ymdreiddiedig;
- Mae gan haen arwyneb côt top acrylig sy'n seiliedig ar ddŵr grwpiau hydroffobig, a all rwystro ffynonellau cyrydiad allanol fel glaw a chwistrell halen, ac mae ganddo adlewyrchiad ysgafn o fwy nag 80%, gan leihau heneiddio cotio.
4. Senarios Cais Diwydiannol a Dadansoddiad Budd -daliadau
Ar ôl i'r cotio gael ei roi ar biblinell olew mewn cae olew, cynhaliwyd tymheredd wyneb y biblinell uwchlaw 25 gradd ar dymheredd amgylchynol o radd -10, a oedd 15 gradd yn uwch na'r haen inswleiddio gwlân creigiau traddodiadol, gostyngwyd y gludedd olew crai 30%, a gostyngwyd y defnydd o ynni pwmpio. Yn seiliedig ar allbwn olew blynyddol o 500, 000 tunnell, gellir arbed 3,200 tunnell o danwydd bob blwyddyn, sy'n cyfateb i gost arbed ynni o oddeutu 1.8 miliwn yuan.
Mewn tanc storio olew crai metr ciwbig 5 0, {000, mae cymhwysiad cotio airgel yn datrys dwy brif broblem dechnegol: yn gyntaf, rheolir yr amrywiad tymheredd olew yn y tanc ar ± 2 radd trwy inswleiddio effeithlon i atal yr olew crai rhag solidifying i dymheredd isel; Yn ail, mae'r system cotio ategol yn lleihau cyfradd cyrydiad wal fewnol y tanc storio o 0. 12mm y flwyddyn i 0.03mm y flwyddyn, gan ymestyn y cylch cynnal a chadw i fwy na 5 mlynedd, a lleihau cost un gwaith cynnal a chadw sengl 60%.
Dadansoddiad o ddau ddimensiwn buddion amgylcheddol ac economaidd
Mae gan haenau dŵr Airgel nodweddion gwyrdd a chyfeillgar i'r amgylchedd sylweddol. O'u cymharu â haenau traddodiadol sy'n seiliedig ar doddydd, nid ydynt yn cynnwys sylweddau niweidiol fel bensen a fformaldehyd, ac mae allyriadau VOC bron yn sero. Mewn cymhwysiad sylfaen petrocemegol, cynyddodd ei broses adeiladu y gyfradd cydymffurfio ag ansawdd aer yn yr ardal waith 92%, gan fodloni gofynion y "Safonau Allyriadau Cenedlaethol ar gyfer Llygryddion Aer yn y Diwydiant Gorchuddio" (GB 37824-2019), gan adlewyrchu cyfeillgarwch amgylcheddol da.
O safbwynt economaidd, mae haenau Airgel yn dangos manteision cost cryf trwy gydol eu cylch bywyd. Er bod y buddsoddiad cychwynnol ychydig yn uwch (180 yuan/㎡), oherwydd ei wydnwch cryf a dim ond un adeiladwaith, ynghyd ag arbedion ynni blynyddol o tua 25 yuan/㎡ a chostau cynnal a chadw o 15 yuan/㎡, gellir cyflawni elw net o 120 yuan/㎡ o fewn y flwyddyn {{{}}, gyda phenderfyniad, gyda 1}}, gyda 1}, sy'n cael ei ddisodli, gyda 1 Costau cynnal a chadw systemau gwlân creigiau traddodiadol.
5. Heriau technegol a llwybrau datblygu yn y dyfodol
Mae diwydiannu haenau Airgel yn wynebu dwy dagfa fawr: un yw'r gost uchel, sy'n bennaf oherwydd y buddsoddiad mawr mewn offer sychu supercritical a'r ddibyniaeth ar ddeunyddiau crai ffynhonnell silicon a fewnforir; Y llall yw'r gallu i addasu adeiladu gwael. Gall chwistrellu traddodiadol niweidio strwythur y airgel yn hawdd, ac mae problem o drwch anwastad wrth adeiladu rhannau siâp arbennig.
Mae'r cyfeiriad datblygu yn y dyfodol yn canolbwyntio ar ddatblygiadau technolegol ac arloesi cymwysiadau. Ar y naill law, disgwylir i hyrwyddo technoleg sychu pwysau atmosfferig ac amnewid ffynhonnell silicon bio-seiliedig leihau costau o fwy na 70%; Ar y llaw arall, mae ehangu swyddogaethol yn dod yn allweddol, megis impio polymerau thermosensitif i adeiladu haenau rheoli tymheredd deallus, a all addasu mandylledd yn ôl newidiadau tymheredd a gwella effeithlonrwydd afradu gwres; Ar yr un pryd, mae'r cotio hunan-iachâd yn rhyddhau asiantau atgyweirio trwy ficrocapsules i gyflawni atgyweirio crac yn awtomatig a gwella bywyd a dibynadwyedd gwasanaeth. Mae'r llwybrau arloesol hyn yn darparu atebion dichonadwy ar gyfer hyrwyddo haenau Airgel ar raddfa fawr.
6. Casgliad
Mae haenau inswleiddio thermol sy'n seiliedig ar ddŵr Airgel wedi torri trwy ffiniau perfformiad deunyddiau inswleiddio thermol traddodiadol trwy'r cyfuniad arloesol o nanoddefnyddiau a pholymerau dŵr. Mae ei ddargludedd thermol o 0. 042W/(M ・ K) ac adlyniad 1.58mpa yn cyflawni synergedd perfformiad "inswleiddio thermol effeithlonrwydd uchel - cyfuniad cryf a chaled", ac mae'r system amddiffyn ategol yn datrys y broblem cyrydiad yn y maes diwydiannol. Wedi'i yrru gan y nod "carbon deuol", mae'r dechnoleg hon nid yn unig yn darparu datrysiad ymarferol ar gyfer arbed ynni a lleihau costau i'r diwydiant petrocemegol, ond mae hefyd yn hyrwyddo datblygiad deunyddiau inswleiddio thermol tuag at gyfeiriadau gwyrdd a deallus. Gyda'r ymchwil fanwl ar dechnoleg paratoi pwysau atmosfferig ac addasu swyddogaethol, mae disgwyl i haenau airgel air gais agor gofod cymhwyso ehangach ym meysydd cadwraeth ynni adeiladu, offer ynni newydd, ac ati, a dod yn un o'r deunyddiau allweddol sy'n cefnogi'r chwyldro ynni.