בתקופה שבה מחסור באנרגיה גלובלית וזיהום סביבתי ממשיכים להתעצם, הביקוש לחומרי בידוד תרמיים יעילים גבוהים בתחום התעשייתי הפך לכיוון הליבה של חדשנות טכנולוגית {}}} מראים כי בנתוני צינור הנפט הגולמי קושרים את צינור האנרגיה בלבד, אך לא ירידה באנרגיה, אלא גם לאובדן אנרגיה, אלא גם לאובדן אנרגיה, אלא גם את הצריכה של האפשרות, מה שאולי לא נושם ביקוש, אשר גם לא נעשה ביסקות, גם את התקליטור של השנה. מדרדר נזילות, ואף משפיע על איכות מוצרי הנפט . לוח הבידוד המסורתי "בידוד צמר הסלע + שכבת מגן מגולוונת" מתמודד עם צווארי בקבוק טכניים מרובים: המוליכות התרמית של צמר סלע עולה משמעותית לאחר ספיגת מים, ואפקט הבידוד מופחת על ידי עד 40%; זיהום אבק נוצר בקלות במהלך תהליך הבנייה, ושימוש לטווח הארוך יגרום לקורוזיה תחת שכבת הבידוד וחלודה על שכבת המגן .
תוֹכֶן
1. רקע טכני ומשמעות מחקרית
2. תהליך הכנת ציפוי ועיצוב פורמולה
3. בדיקת ביצועים ותמיכה במערכת הגנה
4. תרחישי יישומים תעשייתיים וניתוח תועלת
5. אתגרים טכניים ונתיבי פיתוח עתידיים
6. מסקנה
1. רקע טכני ומשמעות מחקרית
Airgel הוא חומר נקבובי המורכב מחורים בקנה מידה ננו . מבנה הרשת המרחבית המיוחדת שלו מעניק לו ביצועי בידוד תרמי מצוין - המוליכות התרמית נמוכה כמו 0.01-0.02 w/(M ・ k), שהיא רק 1/3 של צמר סלע מסורתי . במבנה זה, פועל על פני השטח של Portive, Thermal Tharmal, Thermal Tharmal, Thermal, Thermal, Thermal, Thermal, Thermal, Thermal, Thermal, Thermal, Thermal, Thermate, Pore, Thermats, Pororts, Pororts, Fore, Fore, Fore, Fore, הנקבוביות קשורות למעשה, תוך חסימת נתיב הולכת החום המוצק, ובכך משיגה אפקט "בידוד תרמי תלת ממדי" . המחקר של הצוות של יואן Xuesong מראה כי המורכב של ננו-סו-אפקט ומערכת חומצה אקרילית יכולה להכין ציפוי חדש של אפקטיביות גבוהה ומוצרי בידוד סביבתית של אפקטים גבוהים, ומאפיין סיבוביות של סיבוביות, יכול להכין את הבידוד הסביבתי האפקטי, ומאפיינים סביביים ירוקים, על גבי הסביבה הפנעיתית, Strocial Strucial Strucial, פטרוליום, פטרוכימיה ובניית שימור אנרגיה .
2. תהליך הכנת ציפוי ועיצוב פורמולה
הציפוי מוכן בתהליך "פיזור-סינרגיסט-סינרגיסטי" של התהליך . חומרי הגלם הליבה כוללים: תחליב אקרילי מבוסס מים, וואנאה, כימיקלים, אבקת טכנולוגיה של שונזן ז'ונגינג, אבקת המיקרו של המיקרו-איי (4, של מיקרו-איי (4, אקספרס של מיקרו (4, של Shanghai Huijingyaia. הם כדלקמן:
ראשית, הוסף חומר צימוד לסילאן ומפזר הרטבה למים מיובשים, הוסיפו לאט אבקת Airgel תחת ערבוב נמוך במהירות של 500R/min, ואז התפזרו במהירות גבוהה של 3000R/min למשך {} 3}} דקות כדי ליצור את החוץ האחיד של חלקיקי אוויר במים . המפתח כדי להשתמש ב- Stear of Stear of Stear of the Stear of the Spear of the Spog of the Spear of the Stear of the Stear of the Spear of the Stear of the Stear of the Sted of the Sted of, are of the Sted of, are of, פיזור ברמת ננו .
לאחר מכן, הוסף תחליב אקרילי ומים מיובשים לשפלות בפרופורציות, מערבבים במהירות 800-1000 r/min עבור 10-15 דקות ליצירת מערכת קולואידלית יציבה . לבסוף, מיקרוספרות זכוכית חלולות, מיקרו -קרמייה ומילוי פונקציונלי אחרים מוסיפים תערובת/תערובת של {} {} {} {} {} {} {} aty aty of {) 15-20 דקות כדי למנוע את השבירת המילוי ולהשפיע על ביצועי הבידוד התרמי .
פרמטרי מפתח לאופטימיזציה של נוסחה
באופטימיזציה של נוסחת ציפוי Airgel, לתוכן Airgel יש השפעה קריטית ברורה . מראים כי כאשר חלק המוני של Airgel הוא 5%, ניתן להפחית את המוליכות התרמית ל 0 . 042W/(M · ·), והפרש טמפרטורת הבידוד התרמי של 5 מ"מ. התוכן עולה על 7%, הוא יגרום לפיצוח הצטמקות, וכאשר הוא יעלה על 10%, המבנה יקרוס בגלל ציפוי לא מספיק של חלקיקי Airgel, והמוליכות התרמית תגדל במקום זאת.
מבחינת חומרי מילוי פונקציונליים, למרכבות 1: 1 של מיקרוספרות זכוכית ומיקרוספרות קרמיות יש השפעה מצוינת, עם מוליכות תרמית של 0 . 045W/(M · K) והדבקה של 1 {{5} 56mpa {}} מבנה מיקרו -סילס, באמצעות חילוי תרמי, באמצעות צניחה, באמצעות חילוי תרופות,}, נקבוביות לשיפור הידוק המבנה. אם משתמשים בקאולין להחלפת מיקרוספרות קרמיקה, ההדבקה מוגברת ל 1.76 מגהפ"ה, אך בשל המוליכות התרמית החזקה שלה, המוליכות התרמית עולה ל -050 וולט/(M · K), שאינה תורמת לביצוע הבידוד התרמי.
לוויסות יחס הפיגמנט לבסיס יש השפעה משמעותית על איכות הסרט של הציפוי . כאשר יחס הפיגמנט לבסיס הוא 0 . 64, לציפוי יש את המוליכות התרמית הנמוכה ביותר והדבקה טובה (1 {{11} 58MPA) המוליכות {}}} עם זאת,}}, הוגדל, לאחור,}},}},}}},}}},}}}, ed, kects, המילוי אינו מכוסה במלואה, ונוצרים מיקרו -סריקים, מה שמגדיל את המוליכות התרמית ל 0.049W/(M · K) וההידבקות יורדת גם ל 0.93MPA. לפיכך, איזון סביר של יחס המילוי והטקס הוא המפתח להשגת בידוד תרמי ויציבות מבנית.
3. בדיקת ביצועים ותמיכה במערכת הגנה
ניתוח אינדקס ביצועים רב-ממדיים
בידוד תרמי ותכונות מכניות:
- מבחן המוליכות התרמית נוקט ב- HG/T 5182 תקן . התוצאות מראות כי המוליכות התרמית של הציפוי עם הנוסחה המותאמת היא 0 . 042W/(M ・ K), וזה טוב יותר מתקן התעשייה (פחות או שווה ל 0.05W/(M ・ K)).
- במבחן הביצועים המכני, מבחן כיפוף הציפוי יכול להגיע ל -1 מ"מ (GB/T 6742), התנגדות השפעה 40 ק"ג ・ ס"מ (GB/T 1732), והדבקה נשלפת 1 {}} 58MPA (GB/T 5210), אשר כל אלה עולים על מחוואי מעכבי בידוד תרמיים.
מערכת הציפוי התואמת (פריימר אפוקסי מבוסס מים + שכבת בידוד Airgel + מעיל אקרילי מבוסס מים) נבדקה בקפדנות:
- עמידות בפני חומצה (GB/T 9274 שיטה א) אינה חריגה למשך 240 שעות, והתנגדות אלקלי אינה שלפוחית או לשפוך למשך 168 שעות;
- עמידות לרסס מלח (GB/T 1771) לאחר 240 שעות, אין חלודה על משטח הציפוי;
- התנגדות להזדקנות מואצת מלאכותית (GB/T 1865) למשך 500 שעות, והביצוע נשאר יציב .
תכנון שיתופי של מערכת תומכת נגד קורוזיה
המערכת התומכת מאמצת "היגיון הגנה משלוש שכבות":
- השכבה התחתונה של פריימר אפוקסי מבוסס מים מכילה קבוצות אפוקסי פעילות, שיכולות ליצור קשרים כימיים עם מצע המתכת, עם הדבקה של יותר מ- 5MPA, תוך בידוד חדירת אלקטרוליטים;
- שכבת הבידוד האירונית האמצעית משיגה מחסום תרמי באמצעות מבנה ננו -פורורי, ומאפייניו הנקבוביים יכולים גם לספוג כמות קטנה של מדיה מאכלת חדירה;
- שכבת השטח של מעיל עליון אקרילי על בסיס מים כוללים קבוצות הידרופוביות, שיכולות לחסום מקורות קורוזיה חיצוניים כמו גשם וריסוס מלח, ויש לה רפלקטיביות של יותר מ- 80%, מה שמפחית את הזדקנות הציפוי.
4. תרחישי יישומים תעשייתיים וניתוח תועלת
After the coating was applied to an oil pipeline in an oil field, the surface temperature of the pipeline was maintained above 25℃at an ambient temperature of -10℃, which was 15℃higher than the traditional rock wool insulation layer, the crude oil viscosity was reduced by 30%, and the pumping energy consumption was reduced by 22%. Based on an annual oil output of 500,000 ניתן לחסוך טונות, 3,200 טונות של דלק בכל שנה, שווה ערך לעלות לחיסכון באנרגיה של כ- 1 . 8 מיליון יואן.
במיכל אחסון נפט גולמי של 50, 000 מטר מעוקב, יישום ציפוי Airgel פותר שתי בעיות טכניות עיקריות: ראשית, תנודות טמפרטורת השמן במיכל נשלטות על ± 2 מעלות דרך בידוד יעיל כדי למנוע התמצקות נפט גולמי בגלל טמפרטורה נמוכה; שנית, מערכת הציפוי התומכת מפחיתה את קצב הקורוזיה של הקיר הפנימי של מיכל האחסון מ- 0 . 12 מ"מ לשנה ל 0.03 מ"מ לשנה, ומרחיבה את מחזור התחזוקה ליותר מחמש שנים, ומפחיתה את העלות של תחזוקה יחידה ב- 60%.
ניתוח שני הממדים של היתרונות הסביבתיים והכלכליים
ציפויים מבוססי מים של Airgel הם בעלי מאפיינים ירוקים וידידותיים לסביבה משמעותיים . בהשוואה לציפויים מבוססי ממס מסורתיים, הם אינם מכילים חומרים מזיקים כמו בנזן ופורמלדהיד, ופליטות VOC הגדילו כמעט אפס . באפליקציית הבסיס הפטרוכימי, הגדילו את תהליך האוויר באיכות היצירה ב 92- מזהמים בענף הציפויים "(GB 37824-2019), המשקפים ידידותיות סביבתית טובה .
From an economic perspective, aerogel coatings show strong cost advantages throughout their life cycle. Although the initial investment is slightly higher (180 yuan/㎡), due to its strong durability and only one construction, plus annual energy savings of about 25 yuan/㎡ and maintenance costs of 15 yuan/㎡, a net profit of 120 yuan/㎡ can be achieved within a 10-year cycle, with יחס קלט-פלט של 1: 1 . 67, שהוא טוב יותר מעלויות ההחלפה והתחזוקה של מערכות צמר סלע מסורתיות.
5. אתגרים טכניים ונתיבי פיתוח עתידיים
התיעוש של ציפויי איירגל עומד בפני שני צווארי בקבוק עיקריים: האחד הוא העלות הגבוהה, הנובעת בעיקר מההשקעה הגדולה בציוד ייבוש סופר -קריטי וההסתמכות על חומרי גלם מקור סיליקון מיובא; השני הוא יכולת הסתגלות הבנייה הגרועה . ריסוס מסורתי יכול בקלות לפגוע במבנה Airgel, ויש בעיה בעובי לא אחיד בבניית חלקים בצורת מיוחד .
כיוון הפיתוח העתידי מתמקד בפריצות דרך טכנולוגיות ובחדשנות יישומים . מצד אחד, קידום טכנולוגיית ייבוש לחץ אטמוספרי והחלפת מקור סיליקון מבוסס ביו צפויה להפחית את העלויות ביותר מ- 70%; מצד שני, התרחבות פונקציונאלית הופכת למפתח, כמו השתלת פולימרים תרמו -רגישים לבניית ציפויי בקרת טמפרטורה חכמים, שיכולים להתאים נקבוביות בהתאם לשינויי טמפרטורה ולשפר את יעילות פיזור החום; יחד עם זאת, הציפוי לריפוי עצמי משחרר את חומרי התיקון באמצעות מיקרו-קפסולות כדי להשיג תיקון סדקים אוטומטי ולהעצים את חיי השירות ואמינות . נתיבים חדשניים אלה מספקים פתרונות בר ביצוע לקידום בקנה מידה גדול של ציפוי Airgel {}}}
6. מסקנה
ציפויי בידוד תרמי מבוסס איירגל פרצו את גבולות הביצועים של חומרי בידוד תרמי מסורתיים באמצעות השילוב החדשני של ננו-חומרים ופולימרים מבוססי מים . המוליכות התרמית שלה של 0 . 042W/(M ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ {{} 58mpa- שילוב קשוח ", ומערכת ההגנה התומכת פותרת את בעיית הקורוזיה בתחום התעשייתי . מונע על ידי יעד" פחמן כפול ", טכנולוגיה זו לא רק מספקת פיתרון מעשי לחיסכון באנרגיה והפחתת עלויות לתעשייה הפטרוכימית, אלא גם מקדמת את התפתחות החומרי בידוד תרמי לכיוונים ירוקים ואינטליגנטים {{{11} עם מחקרים, אטמטר, אטמטר, אטמטר, אטמטר, Atth, attth,} atthprization atthphation, ציפויי Airgel צפויים לפתוח חלל יישומים רחב יותר בשדות של בניית שימור אנרגיה, ציוד אנרגיה חדש וכו ', ולהפוך לאחד מחומרי המפתח התומכים במהפכת האנרגיה.