Регистрация / Вход
Прислать материал

14.574.21.0069

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.574.21.0069
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ"
Название доклада
Разработка гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции для повышения эффективности теплообменного оборудования и трубопроводов.
Докладчик
Погорелов Сергей Иванович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель проекта ПНИ - повышение энергоэффективности теплообменного оборудования и трубопроводов за счет использования гибкой теплоизоляционной конструкции на базе тонкопленочных многослойных теплоизоляционных покрытий (ТМТП), обладающей низким значением коэффициента теплопроводности не более 0,08 Вт/(м·К) при 300 ºС и высокими механическими свойствами, характеризующимися эластичностью при изгибе не менее 1 мм.
Задачи ПНИ:
1. Разработка структуры и состава конструкции, технологии изготовления энергоэффективной гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции для повышения эффективности теплообменного оборудования и трубопроводов:
2. Проведение испытаний экспериментального образца гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции:
3. Проведение маркетинговых исследований для дальнейшей коммерциализации разработанной гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции.
4.Технико-экономическая оценка эффективности применения гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции.
5. Популяризация результатов ПНИ.
Актуальность и новизна исследования
Значительное влияние на величину тепловых потерь оказывает качество тепловой изоляции. В современных условиях энергетика и промышленность РФ нуждаются в новых видах высокоэффективных теплоизоляционных материалов, позволяющих повысить эффективность использования энергии.
Современное состояние существующих теплоизоляционных конструкций трубопроводов и оборудования отечественных систем теплоснабжения характеризуется существенным износом (до 70%).
В последнее время все большее распространение получают гибкие теплоизоляционные покрытия на базе вспененного синтетического каучука и вспененного полиэтилена. Однако, предельная температура их применения 1500С, а при горении теплоизоляции выделяются токсичные вещества. Кроме того, на Российском рынке представлена, в подавляющем большинстве, дорогостоящая продукция зарубежного производства, что создает зависимость отечественной экономики от импорта.
Особенностью данной разработки является создание образцов гибкой экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции, удобной для монтажа на теплообменном оборудовании и трубопроводах, с высокими теплоизолирующими свойствами и работоспособной в расширен-ном температурном диапазоне до 300°С. Коэффициент теплопроводности разработанной конструкции при 300°С составляет 0,061 Вт/(м×К), среднее значение коэффициента температурного расширения (ТКР) 106,65 *10-6 К-1.

Описание исследования

В 2016 году в рамках ПНИ выполнены следующие работы:

1) Разработаны программа и методика проведения экспериментальных исследований механических параметров ТМТП.

2) Разработана методика изготовления экспериментальных образцов покрытия для проведения экспериментальных исследований механических параметров ТМТП.

3) Изготовлены экспериментальные образцы покрытия в количестве 99 шт. для проведения экспериментальных исследований механических параметров ТМТП.

4) Проведены экспериментальные исследования образцов ТМТП:

- работоспособности в температурном диапазоне от 0ºС до 300ºС;

- прочности и эластичности;

- наличия токсичных выделений;

- твердости  по шкале Шора А;

- влагостойкости;

-паропроницаемости ТМТП;

- стойкости к УФ-воздействию;

- биостойкости ;

- вибростойкости.

13) Разработана методика изготовления гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции с учетом технологических возможностей Исполнителя и предварительно выполненных исследований.

14) Изготовлен  экспериментальный образец гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции размером 1*0,4*0,06мм с кашированием наружной поверхности алюминиевой фольгой толщиной 0,05мм. Толщина теплоизоляционного слоя на трубе составила 65мм.

15)Разработана программа и методика проведения испытаний экспериментального образца гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции, которая предусматривала проведение экспериментальных исследований следующих показателей:

16) Выполнены испытания экспериментального образца гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции для оценки соответствия техническим требованиям:

- работоспособности в температурном диапазоне от 0ºС до 300ºС;

- эластичности при изгибе, не менее 1 мм ± 10%;

- твердости по Шору А, не менее 35 ед. ± 10%;

- предела прочности при изгибе, не менее 0,5 МПа ± 10%;

- прочности на сжатие при 10%-й линейной деформации, не менее 0,5 МПа ± 10%;

- адгезии к металлической подложке не менее 0,5 МПа ± 10%;

- водопоглощения, не более 2% в сутки по объему ± 20%;

- паропроницаемости, не более 1000 см3/м2*(24ч*бар-1) ± 10%;

- стойкости к УФ-воздействию, не менее 70 часов ± 20%;

- биостойкости, не менее 3 баллов ± 10%;

- коэффициентом линейного теплового расширения, не менее 30 *10-6°С-1 ± 10%;

- коэффициент теплопроводности, не более 0,08 Вт/(м*К) ± 10% при 300ºС;

- отсутствие токсичных выделений;

- вибростойкость – допустимая частота колебаний до 100 Гц, амплитуда перемещения, не менее 0,5 мм ± 5%.

17) Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера.

18) Разработан проект технического задания на проведение ОТР по теме: Разработка технологии формирования гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции для повышения эффективности теплообменного оборудования и трубопроводов систем тригенерации».

19)Выполнены маркетинговые исследования для дальнейшей коммерциализации разработанной  гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции.

 20) Выполнена технико-экономическая оценка эффективности применения гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции.

21) Проведена популяризация результатов ПНИ на 4 выставках и конференциях. 

Результаты исследования

   Разработаны программа и методика проведения экспериментальных исследований механических параметров ТМТП.

   Изготовлены экспериментальные образцы покрытия для проведения экспериментальных исследований механических параметров ТМТП.

   Проведены экспериментальные исследования механических параметров ТМТП, которые показали:

  -ТМТП является работоспособным в температурном диапазоне от 0ºС до 300ºС;

-значение предела прочности на сжатие при 10% деформации  и предела прочности на изгиб превосходит заданное Техническим заданием значение 0,5 МПа на 24 %;

-максимальной эластичностью при изгибе (1 мм) обладают экспериментальные образцы ТМТП толщиной 6 мм;

токсичные выделения в ТМТП отсутствуют;

-значение твердости по шкале Шора А составляет 48,3 HA, что превышает заданное Техническим заданием значение 35 НА (единиц);

-значение водопоглощения экспериментальных образцов ТМТП составило 0,1% по объему в сутки, что соответствует требованиям технического задания, т.к. не превышает заданные 2% по объему в сутки;

-величина паропроницаемости экспериментальных образцов ТМТП - 24,063 см3/м2 (24ч·бар-1), что более чем в 40 раз превышает требования  Технического задания;

-ТМТП выдержало воздействие УФ–излучения в течение 1000 часов без разрушения: отсутствуют  изменения цвета и формы, растрескивание или выкрашивание;

-образцы ТМТП являются биостойким;

-при  воздействии вибрации вдоль оси экспериментального образца и перпендикулярно оси экспериментального образца видимых разрушений образцов не обнаружено: трещины не образовывались и отсутствовали сколы.

   Изготовлен и испытан на предмет соответствия требованиям технического задания экспериментальный образец гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции. Композиция для изготовления состоит из следующих компонентов: основа - ВПГ-300М с отвердителем и вспенивателем, наполнитель - микросферы 3МК-20. Массовое соотношение компонентов основы - ВПГ-300М:отвердитель:вспениватель = 100 : 4 : 3. Объемное соотношение основы к наполнителю - 1 к 1. Образец соответствует требованиям ТЗ. При температурах 300°С при нормируемом тепловом потоке толщина образца составляет 65мм. Технологичность образца проверена на трубе диаметром 50мм.

   Маркетинговые исследования показали мировой рост гибких быстромонтируемых теплоизоляционных конструкций, эксплуатируемых в температурном диапазоне до 300°С, объем потребления в 2015 г. составил 1.7 млн. куб.м, ежегодный прирост составляет 6,2%, что создает перспективы для внедрения результатов ПНИ в реальный сектор экономики.

   Проведена популяризация промежуточных результатов ПНИ.

   Подготовлены и переданы в ФИПС две заявки на охранные документы РИД.

В результате выполнения ПНИ создан образец теплоизоляционной конструкции, удобной для монтажа на теплообменном оборудовании и трубопроводах, с высокими теплоизолирующими свойствами и работоспособной в расширенном температурном диапазоне до 3000С, который превышает в два раза диапазон рабочих температур существующих аналогов. 

Практическая значимость исследования
Полученные результаты направлены на последующую разработку технологических решений по реализации инновационных теплоизоляционных конструкций на базе ТМТП, предназначенных для защиты теплообменного оборудования и трубопроводов от сверхнормативных потерь тепловой энергии и защиты поверхностей от конденсатообразования.
Использовать новые виды теплоизоляционных конструкций возможно в энергетике, ЖКХ, а также в других отраслях народного хозяйства, например, на объектах химической промышленности, для теплоизоляции энергетических установок и трубопроводов морских и речных судов.
Полученные результаты ПНИ на данном этапе позволяют сделать вывод, что инновационные материалы, созданные на базе данной разработки, позволят расширить диапазон применения гибких теплоизоляционных конструкций из полимерных материалов, увеличить ресурс теплоизоляционных материалов и конструкций в диапазоне до 300°С.
Внедрение в эксплуатацию гибкой, экономичной, быстромонтируемой конструкции на базе ТМТП приведет к повышению энергоэффетивности работы теплообменного оборудования и трубопроводов за счет:
- расширения температурного диапазона эксплуатации в два раза;
- снижения затрат на монтаж и эксплуатацию не менее чем на 20%;
- увеличения срока службы трубопроводов и оборудования не менее чем на 15%.
Последующая реализация разработанной технологии по формированию гибкой, экономичной, быстромонтируемой теплоизоляционной конструкции окажет не только прямой технико-экономический эффект, но также будет способствовать созданию новых рабочих мест на предприятиях по производству эффективных теплоизоляционных конструкций.
Постер

+ПОСТЕР 69.ppt