تخمین ضخامت عایق و اپتیمم ضخامت

سیستم استاندارد شده ای بر مبنای مقادیر R و U عایق‌های با مواد مختلف طراحی شده است. مقدار R مقیاسی از مقاومت حرارتی است که نشانگر مقاومت در برابر جریان حرارت است. هر چه این عدد بیشتر باشد، مقاومت بیشتر و مقدار ایزوله کردن عایق نیز بیشتر است. مقدار U دقیقاً معکوس R بوده و بیانگر مقدار حرارتی است که از یک ماده می‌گریزد. هر چه مقدار U کمتر باشد، جریان حرارت کمتر و کیفیت ایزوله بودن بهتر است و از تقسیم ضخامت ماده به ضریب هدایت حرارتی بدست می‌آید. برای مقاومت حرارتی کل ماده به جای یک واحد مقاومت، باید یک واحد مقاومت حرارتی را به مساحت ماده تقسیم نمود. اگر یک واحد از مقاومت حرارتی یک دیواره در دسترس باشد، آن را به عمق مساحت سطح مقطع دیواره تقسیم کنید تا مقاومت حرارتی را تخمین بزنید. میزان رسانایی یک واحد از متریال با C نشان داده می‌شود و معکوس یک واحد مقاومت حرارتی است که ان را با h یا میزان رسانایی یک واحد از سطح هم نشان می‌دهند.

 

 

تخمین ضخامت برای لوله:

مثالی در این مورد ذکر می‌کنیم. مثلاً مینیمم ضخامت مورد نیاز برای لوله که حامل بخار با دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد است را تعیین کنید. قطر لوله ۴۰۰ میلیمتر و حداکثر مقدار مجاز دمای دیواره بیرونی عایق ۵۰ درجه سانتیگراد است. ضریب هدایت حرارتی عایق معادل ۰٫۰۴ W/m·K است. افت حرارتی بخار به ازای هر متر از طول لوله معادل ۸۰ W/m است.

برای انتقال حرارت شعاعی به روش هدایت در یک دیواره استوانه ای، میزان شار انتقال حرارت از معادله زیر بدست می‌آید.

T1 = 50oC
T2 = 180oC
r1 of 400 mm NB = 0.2032 m
k = 0.04 W/m·K
N = length of the cylinder
Q/N = Heat loss per unit length of pipe
Q/N = 80 W/m

بنابراین با جایگزین کردن اعداد فوق در فرمول بالا، ضخامت بدست می‌آید.

۸۰ = ۲pi × ۰٫۰۴ × (۱۸۰-۵۰) ÷ ln(r2/0.2032)
ln(r2/0.2032) = 2pi × ۰٫۰۴ × (۱۸۰-۵۰) / ۸۰ = ۰٫۴۰۸۴
Hence, r2= r1 × e0.4084
r2= 0.2032 × ۱٫۵۰۴۴ = ۰٫۳۰۵۷ m
Hence, insulation thickness = r2 – r1
thickness = 305.7 – ۲۰۳٫۲ = ۱۰۲٫۵ mm

حاشیه اطمینانی برای ضخامت عایق در نظر گرفته می‌شود، زیرا اگر نرخ یا سرعت انتقال حرارت به روش هدایت بالاتر از سرعت انتقال آن به روش کنوکسیون در دیواره خارجی عایق شود، دمای دیواره خارجی عایق به بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد افزایش خواهد یافت.

بنابراین سرعت انتقال حرارت به روش هدایت باید به مقادیر کمتری از آنچه که در این مثال تخمین زده شده است محدود شود. هدف اصلی این مثال، نشان دادن محاسبات انتقال حرارت شعاعی و نیز نشان دادن عملی محاسبات ضخامت عایق و اهمیت انتقال حرارت به روش کنوکسیون در دیواره خارجی عایق بود.

ضخامت بهینه برای لوله:

ضخامت اقتصادی و مقرون به صرفه برای یک لوله بستگی به هزینه اولیه(هزینه عایقکاری) و هزینه های نگهداری و تعمیرات عایق و نیز پرت حرارتی سالیانه دارد که خود وابسته به هزینه تولید بخار و ضریب هدایت حرارتی جبرانی در اثر پرت حرارتی دارد. به طور کلی هر چه ضخامت عایق بیشتر باشد، هزینه‌های مربوط به آن نیز بیشتر و پرت انرژی کمتری خواهیم داشت.

هزینه‌های ایزولاسیون:

هزینه ایزولاسیون ماده به ازای هر متر از طول آن از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

= pi * [(R2)2 – (R1)2] *C1

که در آن C1 هزینه مواد پرکننده در واحد حجم می باشد.

هزینه‌های عملیاتی:

مقدار افت حرارتی از خلال یک عایق لوله‌ای به ازای هر متر طول آن از رابطه زیر بدست می‌آید

Q = 2*pi*k*[(T1-T2)/log (R2/R1)]

که در آن T1 دمای سطح درونی عایق، T2 دمای سطح بیرونی عایق، R2 و R1 به ترتیب شعاع داخلی و خارجی عایق و K ضریب هدایت حرارتی عایق می‌باشد.

با ضرب این مقدار در هزینه تولید هر واحد انرژی، هزینه عملیاتی بدست می‌آید.

ضخامت بهینه:

همان طور که از شکل پیداست، محل تلاقی نمودارهای هزینه پرت انرژی و عایقکاری با نمودار حداقل هزینه، اپتیمم ضخامت عایق را تعیین می‌کند.

 

منبع

 

 

 

سیر تکاملی پوشش‌های محافظ و تجهیزات آن‌ها

با داشتن سه دهه تجربه در زمینه صنعت پوشش‌های محافظ و تجهیزات آن‌ها، میتوانم تصدیق کنم که پوشش ها به طور قابل توجهی در سالیان اخیر رشد داشته است. پوشش‌های محافظی که امروزه بکار برده می‌شوند، با داشتن ترکیبات کمپلکس شیمیایی و خصوصاً با ظهور تکنولوژی نانو و توانایی و مهارت استفاده از آنها، پوشش ها را برای استفاده در موارد ویژه مناسب کرده است.

الزامات محیطی و EPA هم در این سیر تکاملی نقش داشته و تولیدکنندگان نیز با استفاده از علومی همچون جامدات، شیمی و تکنولوژی‌های وابسته به آن‌ها، به این واقعه به سهم خود پاسخ دادند. علاوه بر سیستم پوششی محافظتی سه لایه ای کلاسیک که معمولاً برای مصارفی همچون بخشهای بیرونی مخازن و پل ها ( مثل روی، اپوکسی و پلی اورتان) بکار می رود، امروزه شاهد آن هستیم که تعداد زیادی فرمولاسیون‌های مخصوص هم برای کاربردهای ویژه ای مورد استفاده قرار می‌گیرند و روز به روز نیز ارتقاء می‌یابند.

در زمینه حفاظت آتش، هم اکنون ما پوشش‌های محافظتی آتش از جنس سلولزی را داریم که برای فضاهای اداری بکار می‌روند و دارای مواد قابل اشتعال سلولزی است. برای مخافظت در برابر آتش در پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها و همچنین مخازن ذخیره، از پوشش‌های محافظتی هیدروکربنی استفاده می‌شود.

در صنایع دریانوردی، پوشش‌های ضد رسوب، بدنه کشتی ها را از جانوران و گیاهان آبزی در امان نگه میدارد و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا راحت تر در آب سر خورده و با اصطکاک کمتری به پیش روند تا به این ترتیب راندمان بهتری هم از مصرف سوخت کشتی بدست آید. پوشش‌های محافظتی برای صنعت فولاد هم راه گشا بوده و با پوشش‌های DMT ( پوشش‌هایی که مستقیماً روی فلز اعمال می‌شوند) هم زمان به عنوان پرایمر و لایه رویه ( تاپ کوت) برای مصارف فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

هم زمان با پیشرفت پوشش‌ها، تجهیزاتی که برای بکارگیری آن‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گرفت نیز پیشرفت کردند. این پوشش‌های پیشرفته نیاز به اسپری‌هایی داشتند تا مواد را در فشارهای بالاتر با همان دقتی که دما و نسبت آن را کنترل می‌کند، بکار ببرند.

راه هایی که پوشش‌ها توسط آنها توسعه یافتند و کاربردهایشان هم تغییر یافت عبارتند از:

١- حلال‌های مضر کمتر و درصد جامد بیشتر در ترکیب پوشش که باعث می‌شود تا با ضخامت کمتر نیاز به فشار بیشتری برای متمایز کردن آن‌ها وجود داشته باشد. مثلاً ده سال قبل نیاز به پمپ های ۷۲۰۰PSI نبود ولی نیاز به فشارهای بالاتر داریم تا بتوانیم از پوشش‌های توسعه یافته امروزی استفاده نمائیم.

٢- در هنگام استفاده، تعداد زیادی از مواد نیاز به گرما دارند، بنابراین برای تجهیزات اسپری کننده یک آیتم ضروری و واجب، داشتن کنترل گرهای ثابت و دقیق دما است.

٣- تعداد زیادی از پوشش‌های کمپلکس، از مجموعه ای از مواد شیمیایی ساخته شده است که خود سازنده می‌داند با چه نسبتی باید آن‌ها را مخلوط نماید تا بهترین عملکرد را داشته باشند. میزان صحیح بودن این نسبت یک الزام بوده و تجهیزاتی که به صورت الکترونیکی به حالت یکپارچه به این سیستم اضافه میشوند هم از فاکتورهای بحرانی هستند چرا که باید پیوندهای شیمیایی عرضی مناسب را به همراه پخت کامل (Curing) ایجاد کنند.

در سال‌های پیش رو، پوشش‌ها با توجه به نیاز صنعت پوشش‌های محافظتی، همچنان رو به رشد خواهند بود. همچنین، تجهیزاتی هم که ما از آن‌ها برای بکارگیری این پوشش‌ها بکار می‌بریم، به موازات رشد و توسعه خواهند یافت.

انتظار من به عنوان یکی از تولیدکنندگان توأمان پوششها و تجهیزات آن‌ها، این است که در ارائه راه‌حل‌هایی برای مشتریانمان در جهت ارائه تغییرات مورد نظرشان، جزئی از این فرآیند تسلسل و توسعه باشم.

لینک منبع

استانداردهای جدید SSPC/NACE برای پاکسازی به روش پاشش آب همراه با ساینده

استانداردهای جدید SSPC/NACE برای پاکسازی به روش پاشش آب همراه با ساینده (WAB) در آگوست ۲۰۱۵ ارتقاء یافت. استانداردها، ۵ درجه از تمیز کاری را تعریف می‌کنند که بوسیله  مخلوطی از آب و ساینده انجام می‌شود. آب درون جریان ساینده پاشش خشک تزریق می‌شود، ساینده درون جریان تحت فشار آب تزریق می‌شود، یا یک دوغاب ساینده/آب درون لوله ی پاشش به جلو رانده می‌شود.

پنج درجه تمیز کاری همانند تمیز کاری سایشی خشک اما همراه یک پسوند WAB نام گذاری و شماره بندی شدند.

 SSPC-SP10 (WAB)/NACE WAB-2 Near White Metal Wet Abrasive Blast Cleaning

SSPC-SP10 (WAB)/NACE WAB-2 Near White Metal Wet Abrasive Blast Cleaning

درجه تمیز کاری به بیان درصدی از ماده یا لکه که اجازه پیدا کردند روی سطح باقی بمانند، با قرینه پاشش خشک آن‌ها یکسان است، اما یک تفاوت مهم وجود دارد-زنگ ناگهانی. زنگ ناگهانی اکسیدی است که روی یک سطح کربنی هنگام خشک شدن آبی که بعنوان بخشی از پروسه تمیزکاری استفاده میشود تشکیل میشود. زنگ ناگهانی نوعا تا ۳۰ دقیقه طی خشک شدن نمایان می‌شود. رنگ آن بسته به زمان مرطوب بودن و عمر و ترکیب استیل متفاوت خواهد بود. استانداردها بیان می‌کنند که زنگ ناگهانی عموما از زرد-قهوه ای و زنگ رقیق و چسبنده به قرمز-قهوه ای غلیظ و کمتر چسبنده تغییر میکنند.

نکته : زنگ ناگهانی در استانداردهای پاشش خشک وجود ندارد چرا که سطح در تمام طول پروسه خشک باقی می‌ماند. استانداردهای پاشش خشک درباره خلاص شدن از بازگشت زنگ صحبت می‌کنند.(re-rusting).که زنگی است هنگام قرار گیری استیل تمیز شده توسط پاشش خشک در معرض رطوبت ، آلودگی یا اتمسفر خورنده تشکیل می‌شود.

استانداردهای پاشش خشک برداشتن زنگ مرئی که بعد از تمیزکاری روی سطح تشکیل می‌شود را ملزم می‌کند (یعنی برداشتن زنگ بازگشت کرده) استانداردهای پاشش از شامل شروطی برای ممیز تا گستره زنگ ناگهانی که مجاز است قبل از رنگ روی سطح تشکیل شود را تعریف می‌کند. چهار درجه وجود دارد:

SSPC-VIS 5/NACE VIS 9 degrees of flash rusting for Condition C steel prepared to SSPC-SP10

SSPC-VIS 5/NACE VIS 9 degrees of flash rusting for Condition C steel prepared to SSPC-SP10

در صورت عدم وجود زنگ ناگهانی، بدون بزرگنمایی زنگی قابل دیدن نخواهد بود.

سطح زنگ زده زنگ ناگهانی رقیق-مقادیر کمی از یک لایه ی زنگ که در آن استیل کربنی بدون بزرگنمایی قابل مشاهده است. میتواند به صورت صاف و یا به صورت تکه تکه گسترش پیدا کند که به طور محکم چسبیده و به سادگی توسط کشیدن دستمال برطرف نمی‌شود.

سطح زنگ زده زنگ ناگهانی متوسط-یک لایه زنگ که در آن استیل کربنی بدون بزرگنمایی مبهم دیده می‌شود . می‌تواند به صورت صاف و یا تکه تکه گسترش یابد. به خوبی می‌چسبد ولی هنگام دستمال کشیدن سطح علائم روشن روی دستمال باقی می‌گذارد.

سطح زنگ زده زنگ ناگهانی متراکم -یک لایه ی متراکم زنگ که در آن استیل کربنی وقتی بدون بزرگنمایی دیده شود کاملا ناپیداست. می‌تواند صاف یا تکه تکه گسترش یابد، خوب نمی‌چسبد، به راحتی جدا می‌شود و نقاط زیادی روی پارچه با دستمال کشیدن سطح به جا می‌گذارد .

SSPC-VIS5/NACE VIS9 مرجع و راهنمای عکس‌های سطح استیل که با روش پاکسازی به روش پاشش آب همراه با ساینده تمیزکاری شده اند. نمونه های کمی از هر دو روش تجاری و پاکسازی به روش پاشش آب همراه با ساینده نزدیک سفید، به همراه ظاهر زنگ ناگهانی رقیق،  متوسط و متراکم نمایش می‌دهد (مانند شکل دوم). درجه زنگ ناگهانی که روی یک سطح تشکیل می‌شود میتواند به وسیله ی خشک کردن فوری بعد از آماده سازی و توسط اضافه کردن یک بازدارنده به آب یا اسپری کردن یک بازدارنده روی سطح بلافاصله بعد از تمیزکاری کاهش یابد. ممیز باید سطح زنگ ناگهانی مجاز را تعریف کند و اینکه آیا و چه مقدار استفاده از یک بازدارنده مجاز است. تولید کننده ی پوشش باید در این تصمیم گیری درگیر باشد.

لینک منبع

آماده‌سازی سطوح به روش غیر سایشی با استفاده از خطوط لیزر

شرکت Fonon هم اکنون با استفاده از فتون‌های لیزر، فناوری جدیدی برای تمیز کردن سطوح را ارائه داده است که در آن با استفاده از خطوط لیزر، به تمیز کردن و آماده سازی سطوح می پردازد. این شرکت بیان می کند که این سیستم، یک راه حل غیر سایشی را برای بکارگیری در بعضی موارد برای آماده سازی سطوح ارائه کرده است.

 

 Laser Photonics line

Laser Photonics line

این سیستم برای زدودن رنگ و اپوکسی در اجزاء سیستم هوانوردی و هواپیمایی، زنگار و همچنین زدودن خوردگی در بعضی موارد می تواند بکار رود. همچنین برای زدودن قسمت‌های آندی شده و فراهم کردن شرایط بهتر برای چسبندگی سطح، از محاسن بارز و برجسته این سیستم می‌باشد.
تکنولوژی خمسازی یا Flexion:

در ٢١ فوریه این شرکت تکنولوژی خمسازی را نیز به سیستم خطوط لیزر خود که قبلاً به ثبت رسانده بود اضافه کرده است.

این سیستم به استفاده کنندگان آن کمک میکند تا زنگار، رنگ و دیگر مواد سطح را که در نقاط با دسترسی دشوار می‌باشند از بین ببرند، در حالیکه در سیستم تمیزکننده لیزری تنها امکان زدودن مواد از مسیرهای ساکن در راستای لیزر وجود دارد.

سیستم خطوط لیزر دارای بخش تمیزکننده مرکزی و دستگیره ای است که آن را قابل حمل و نقل کرده، به طوری که می توان به راحتی از آن در سایت هم استفاده نمود. البته هر دو سیستم دارای کالکتورهای غبارگیر هستند که می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

لینک منبع

چرا تست چسبندگی pull-off در ابتدا برای اپوکسی بدون حلال مقادیر ارزشمندی را نشان می‌دهد ولی بعداً در هنگام سرویس‌دهی چسبندگی ضعیفی دارد؟ 

جواب‌های منتخب؛


OM PRAKASH JAT از Tech International Sharjah Hamriah امارات متحده عربی در تاریخ ١۴ فوریه ٢٠١٧

به این دلیل که آماده سازی نمونه انتخابی برای تست مذکور بر اساس توصیه های سازنده و مطابق با شرایط محیطی معینی که مورد نیاز است انجام می‌شود. در این نمونه مونیتور کردن اپوکسی در مساحت کوچکی از آن اتفاق می‌افتد لیکن در عمل ممکن است استفاده کننده شرایط محیطی تعریف شده را نادیده بگیرد، به طور نامناسبی مواد را با هم مخلوط کند و برای استفاده آسان‌تر و یا حتی ظاهر بهتر آن از تینر استفاده نماید که هر کدام از این موارد می‌تواند منجر به چسبندگی ضعیف آن هنگامی که در سرویس قرار دارد بشود.

Simon Daly از همپل در ١۴ فوریه ٢٠١٧

البته جواب این سوال بر حسب کاربردهای آن میتواند صحیح باشد، اما موارد اصولی دیگری را نیز می‌توان مد نظر قرار داد، حتی اگر نوع کاربرد آن تقریباً به همان صورتی باشد که فاکتور چسبندگی بالایی بدست آمده است. جذب آب و متعاقب آن نفوذش به زیر لایه می‌تواند منجر به زوال گونه هایی از پیوندهای چسبیده به آن گردد که با کاهش چسبندگی همراه بوده، در نهایت (ولی نه همیشه) منجر به ایجاد تاول گردد. ولی اینکه در کجا متعاقباً کاهش می یابد را نشان نمی‌دهد، آیا در لایه داخلی است یا خیر؟ هر چند حضور لایه های ضعیفی از پوشش‌های داخلی (مثل مواردی که آمین‌ها موجب آن می‌شوند) لزوماً در ابتدا دلیل بر خرابی چسبندگی نمی‌باشد اما هنگامی که با آب در فیلم حل شد، کاهش چسبندگی را به نمایش خواهد گذاشت. مدت زمانی که طول می‌کشد تا هر کدام از این موارد اتفاق افتد، می‌تواند به فاکتورهای متعددی از جمله دما و اسمز حرارتی ( تأثیر دیوار سرد هم نامیده می‌شود) بستگی داشته باشد.

Steve Burnner از مرکز تکنولوژی WPC در ١٣ فوریه ٢٠١٧

اغلب نتایج ارزشمند در آزمایشگاه، تحت شرایط ایده آل و با نسبت ترکیب مناسب بدست می آید. چسبندگی ضعیف در هنگام سرویس میتواند متغیرهای زیادی داشته باشد که عبارتند از: نسبت ترکیب نامناسب، بکارگیری لایه ضخیمی از پوشش، عدم آماده سازی سطح به میزان کافی و به طور ضعیف و در مواردی که از تجهیزات حرارتی استفاده میشود احتمالاً بسیار داغ بوده اند. بهترین راه برای رسیدن به چسبندگی مناسب در هنگام سرویس، به طوری که نزدیک به مقدار آزمایشگاهی آن باشد، خواندن دستورالعمل ها و راهنمایی های سازنده است.

لینک منبع

مهمترین تفاوت‌ها میان پوشش‌های براق، نیمه براق و تماما براق

ادامه مطلب …