[ПИТ]

Имеется, металличесий цилиндр, диаметр 1500, высота 4500, несколько привареных патрубков, температура стенки 800градусов, нужно сделать теплоизоляцию с температурой наружной стенки около 45 градусов.
Ограничения: пожалуй только по толщине слоя изоляции, в пределах 300-400мм.

Предложения:
1 Из огнеупорных материалов с малой теплопроводностью
2 Водоохлаждение(тоже варианты, змеевик или двойная стенка)-возникает проблема температурных расширений, порядка 40мм.
3 Обдув воздухом(двойная стенка)

Возможно кто то сталкивался с подобным, поделитесь рабочими решениями.

[bboysyndrom]

В моем опыте применялась огнеупорная футеровка на внутренней стенке аппарата, и температура на наружной стенке не превышала 80 град. Вокруг аппарата ограждающая конструкция (сетка рабица) для возможности выявления прогаров (инфракрасным измерителем температуры).

[juri18]

Вроде бы все придумано еще до Вас. Хотите изобрести велосипед?

[ПИТ]

Сообщение от juri18 Вроде бы все придумано еще до Вас. Хотите изобрести велосипед?

по предварительным прикидкам, с учетом изменения теплопроводности материалов от воздействия высоких температур или толстовато получается, или материалы не подходят(хрупкие..)

[juri18]

Делайте воздушную прослойку, или даже две, с естественной циркуляцией воздуха.

[MotorManiac]

Сообщение от ПИТ 2 Водоохлаждение(тоже варианты, змеевик или двойная стенка)-возникает проблема температурных расширений, порядка 40мм. 3 Обдув воздухом(двойная стенка)

Тепловой баланс изменится, придется вашу установку греть дополнительно, компенсировать потери тепла через стенку.

[ПИТ]

Сообщение от MotorManiac Тепловой баланс изменится, придется вашу установку греть дополнительно, компенсировать потери тепла через стенку.

Это реактор, у него внутри предполагается змеевик водяной для отбора тепла, если делать водяное охлаждение, то это будет в одном контуре, так что норм вроде;
с воздухом наверно сложнее просчитать и учесть все

[juri18]

Сообщение от ПИТ у него внутри предполагается змеевик водяной для отбора тепла

И каково же давление воды при 800 градусах?

[ShaggyDoc]

Сообщение от ПИТ по предварительным прикидкам, с учетом изменения теплопроводности материалов от воздействия высоких температур или толстовато получается, или материалы не подходят(хрупкие..)

Что значит "толстовато"? Современные материалы для таких температур имеют "лямбда" порядка 0,036. Лучше не будет ни у каких материалов. Так не прикиньте, а рассчитайте точно. Можно программами задавая предельную температуру поверхности.

Причем учитывая, что толщину 300-400 вообще не надо делать - растет поверхность, растут потери.

Конструкции изоляции аппаратов, в т.ч. с патрубками и фланцами давно отработаны в сериях. Посмотрите справочник "Тепловая изоляция" - там есть все расчеты и конструкции.

[ПИТ]

Сообщение от juri18 И каково же давление воды при 800 градусах?

вода же не стоит в змеевике, она протекает, давление порядка 4атм

----- добавлено через ~9 мин. -----

Сообщение от ShaggyDoc Что значит "толстовато"? Современные материалы для таких температур имеют "лямбда" порядка 0,036. Лучше не будет ни у каких материалов. Так не прикиньте, а рассчитайте точно. Можно программами задавая предельную температуру поверхности. Причем учитывая, что толщину 300-400 вообще не надо делать - растет поверхность, растут потери. Конструкции изоляции аппаратов, в т.ч. с патрубками и фланцами давно отработаны в сериях. Посмотрите справочник "Тепловая изоляция" - там есть все расчеты и конструкции.

Спасибо, поглядим.
Большинство данных по материалам и программ считающих, учитывают температуры ниже нужных, не более 680град.

У материалов на основе базальтового волокна теплопроводность :
- при 10град. 0,035 Вт/(м*к)
-а при 500град. доходит до 0,116Вт/(м*к) ---а у нас температура выше....вобщем толщина изоляции выходит ближе к 0,5м


"Лучше не будет ни у каких материалов" -- есть лучше, супер пупер материал "аэрогель", но немного дороговато и мало данных по его практическому применению

[Komplanar]

Ну обложите сначала огнеупорным кирпичом, а уже потом - минплитой... Впрочем, в сериях всё давно должно быть разработано.

[ПИТ]

[quote=Komplanar;1772031]Ну обложите сначала огнеупорным кирпичом, а уже потом - минплитой... Впрочем, в сериях всё давно должно быть разработано.[/QUO верхняя половина реактора должна быть съемной- кладка не подходит

[RicoSand]

Смотрите в сторону теплоизоляции металлургических печей ...
Мы такую применяем ссылка
Я бы посчитал насколько цилиндр расширится от нагрева, сделал опалубку и залил вокруг этого размера слой огнеупорного бетона миллиметров в 100, потом пару слоев теплоизоляционной плиты миллиметров по 50 каждый, слой бумаги в 3 мм и обшивку из железа снаружи. И в зазор между вашим цилиндром и бетоном вату бы засунул

[ПИТ]

Сообщение от RicoSand залил вокруг этого размера слой огнеупорного бетона

-верхняя половина реактора должна быть съемной- заливка не подходит

[RicoSand]

Сообщение от ПИТ -верхняя половина реактора должна быть съемной- заливка не подходит

Можно запросто организовать. Верх сделать из м/к и набить связками матов. Затвор П-образный и заполнить его ватой. Крышку снимать краном например .. или откатывать по рельсам.

Хорошо бы эскиз увидеть агрегата . Трудно так что-то предлагать .. не видя ТЗ =)

[ПИТ]

Сообщение от RicoSand Верх сделать из м/к

-а что такое м/к?
"Трудно так что-то предлагать .. не видя ТЗ"-там конечно не просто цилиндр...просто если подробно бы описал то было бы много не нужной информации, это реактор сжигания топлива(твердое/жидкое) в псевдоожиженом слое катализатора с отбором тепла ....

суть:нужно заизолировать так, чтобы наружная стенка реактора была не более45град., и была бы возможность вскрывать верхнюю часть реактора примерно по середине, если изоляция жесткая, нужно учитывать температурные расширения, и перемещения вследствии темпер.расш. выходящих из реактора патрубков, наружная температура стенки реактора 750- 800град., диаметр 1500, высота 4500, стенка сталь нерж. 8мм

[MotorManiac]

Сообщение от ПИТ сжигания топлива

откуда такая уверенность в том, что стенка будет иметь Т 800С

[Tehnolog5]

Хотелось-бы понять реактор уже есть " в железе " или только " на бумаге"? От этого то же будет зависеть выбор варианта теплоизоляции... Удачи!!!

[RicoSand]

м/к - металлоконструкции

Эскиз с составом футеровки ..

Нижнюю половину реактора можно зафутеровать по типу как на эскизе . Единственное что между емкостью и футеровкой на эскизе должен быть слой например муллитокремнеземистого войлока/ваты/другого уплотняющегося материала чтобы компенсировать расширение самой емкости при нагреве. Верх съемный можно разделить на крышку и две половины скорлупы с разъемом в плоскости входящих и выходящих из реактора патрубков. Скорлупки могут быть из стального каркаса, залитого бетоном либо заполненного несколькоми слоями матов, ваты или других теплоизоляционных материалов. Все слои надо прошить, чтобы не вываливались, либо если бетон, то закрепленный анкерами в каркасе.

Чтобы снимать/одевать такую футеровку по-любому потребуется кран/лебедка/какие-то возможно другие устройства.

Как-то так ..

[Tehnolog5]

Что-бы оценить упомянутый автором вопроса вариант " водоохлаждения " ( т.е. использования "рубашки" в том или ином виде ) нужно знать материал корпуса. В посте 16 автор указал : сталь нерж. 8 мм. Во первых обычная нержавейка "не держит" 800 градусов, а во вторых откуда взялась толщина 8мм, если корпус не рассчитывался на наружное давление, которое обязательно будет при варианте с "рубашкой"... Пока вопросов больше чем ответов... Удачи!!!

[MotorManiac]

Сообщение от Tehnolog5 обычная нержавейка "не держит" 800 градусов

При охлаждении, стенка не будет иметь 800С. равновесная Т ниже будет

[Tehnolog5]

Стенка корпуса при варианте " футеровка" (который предлагают коллеги) будет иметь температуру 800 градусов, поэтому я и указал, что обычная нержавейка такую температуру не выдерживает... Удачи!!!

[ПИТ]

спасибо за обсуждение! отвечу:

Сообщение от MotorManiac откуда такая уверенность в том, что стенка будет иметь Т 800С

реактор не первый, есть работающие образцы

----- добавлено через ~2 мин. -----

Сообщение от Tehnolog5 реактор уже есть " в железе " или только " на бумаге"?

есть, была применена теплоизоляция каменной ватой-не эффективно, наружная стенка грелась более 100град.-или толщина слоя была не правильно расчитана, или монтаж плохой, или материал изоляции подвел

----- добавлено через ~5 мин. -----

Сообщение от Tehnolog5 Во первых обычная нержавейка "не держит" 800 градусов

вы правы, используется не совсем обычная, 20х23н18 или "никроферм"

----- добавлено через ~6 мин. -----

Сообщение от RicoSand Нижнюю половину реактора можно зафутеровать по типу как на эскизе

- получается футеровку и засыпку поменять местами на эскизе нужно?(шоб засыпка контактировала с кожухом и компенсировала расширения).....а в чем смысл футеровки?-чтобы снизить температуру которая дойдет до слоя изоляции из ваты?(чтоб применить вату держащую к примеру 680град.)
да, и с футеровкой наверно сложно патрубки выводить сквозь нее, перемещения от расширения учитывать нужно, патрубки входят и внизу конструкции и с шагом по высоте

[Serge Krasnikov]

Сообщение от RicoSand Верх сделать из м/к и набить связками матов.

Offtop: Матами пробовали, не просто связкой, трехэтажным, м/к ни на грамм не покраснела...

[RicoSand]

Сообщение от ПИТ - получается футеровку и засыпку поменять местами на эскизе нужно?(шоб засыпка контактировала с кожухом и компенсировала расширения)

Не совсем .. Засыпка будет выдавливаться от расширения резервуара. Вместо засыпки вату нужно положить. В примере бетон выполняет больше защитную от размывания функцию. Его тоже можно заменить парой слоев плит. В конечном итоге останется резервуар-слой ваты-слоя 4 плит-слой бумаги и корпус обшивки.

Сообщение от ПИТ с футеровкой наверно сложно патрубки выводить сквозь нее

Вставляете стакан в месте выхода патрубка и набиваете его волокнистым материалом ...

Сообщение от Serge Krasnikov Offtop: Матами пробовали, не просто связкой, трехэтажным, м/к ни на грамм не покраснела...

Offtop: У нас так крышку печки для термообработки сделали .. вполне рабочий вариант. Только матов с полметра по толщине было, если не ошибаюсь

[ПИТ]

Для информации, одной из организаций предложен вот такой вот "бутерброд":
1. Кремнеземная ткань PS-1400
2. Cerablanket: толщина - 25 мм
3. Аэрогель: 4 слоя по 5 мм, итого: 20 мм
4. Ткань «Техо»
5. Ткань «Техо»
6. МТБ-43: толщина - 60 мм
7. МТБ-43: толщина - 60 мм
8. Кремнеземная ткань PS-1400

Если есть мысли/мнения по этому предложению, если не затруднит выскажитесь

[rusl3]

Есть контора в Тольятти: Волокнистые огнеупоры ( помоему). У них есть интересные теплоизоляционные материалы (кое-что применяем). Посмотрите, может помочь.

[MotorManiac]

Сообщение от ПИТ Если есть мысли/мнения по этому предложению, если не затруднит выскажитесь

Есть же обычные маты, держат до 900 С. зачем такую многослойную конструкцию делать ? Вариант - сделать в 2 слоя. Сначала более дорогая теплоизоляция, затем базальтовые маты. Просчитать какое распределение Т будет по стенке, затем уже выбрать теплоизоляцию и ее толщину.

[ПИТ]

Сообщение от MotorManiac зачем такую многослойную конструкцию делать

многослойную я думаю делают если большая температура, то есть сперва слой защитный(чтоб не развалилось все и скрепить можно было), потом огнеупор(материал который держит темературу,и снижает ее не много так как теплопроводность большевата), далее сам теплоизоляционный материал, возможно еще слой теплоизоляции уже подешевше и снова защитный слой- я так логично расшифровал набор предложенный.

[rusl3]

Сообщение от ПИТ Если есть мысли/мнения по этому предложению, если не затруднит выскажитесь

Сообщение от ПИТ 3. Аэрогель: 4 слоя по 5 мм, итого: 20 мм

Интересно было бы увидеть теплопроводность при высокой температуре. С ростом оной доминирует излучение и пористые материалы сильно сдают. По моему оно тут лишнее. Ну и слоев перебор. Сомнительно, что совместно (механически) работать будет.
А забросы температуры бывают? Там 1000 на 5 минут?

[MotorManiac]

Сообщение от ПИТ многослойную я думаю делают если большая температура, то есть сперва слой защитный(чтоб не развалилось все и скрепить можно было), потом огнеупор(материал который держит темературу,и снижает ее не много так как теплопроводность большевата), далее сам теплоизоляционный материал, возможно еще слой теплоизоляции уже подешевше и снова защитный слой- я так логично расшифровал набор предложенный.

У вас же стенка из стали, как все может развалиться. Зачем бетон ? маты держат температуру.

----- добавлено через ~18 мин. -----

Сообщение от rusl3 Интересно было бы увидеть теплопроводность при высокой температуре. С ростом оной доминирует излучение и пористые материалы сильно сдают. По моему оно тут лишнее. Ну и слоев перебор. Сомнительно, что совместно (механически) работать будет. А забросы температуры бывают? Там 1000 на 5 минут?

Все таки если материал пористый, то получается куча тепловых экранов в порах, они сильно снижают тепловой поток.

В НАСА теплоизоляционный материал есть, для теплоизоляции обшивки шатла. Кусок материала грели в печи до ~2200F, после охлаждения на воздухе в течении пары минут, человек спокойно брал его в руки, хотя внутри была та жа температура кубик со стороной 100мм.

[ПИТ]

Сообщение от rusl3 теплопроводность при высокой температуре.

все зависит от вида аэрогеля, они разные бывают, из тотго что нашел:
теплопроводность аэрогеля:
при 10град.-0,017
при 500град-0,049

Сообщение от rusl3 доминирует излучение и пористые материалы сильно сдают

вот как раз некоторые виды аэрогеля отлично поглощают излучение

Сообщение от rusl3 А забросы температуры бывают?

Постоянная 750град., кратковременно до 800град.

[MotorManiac]

Сообщение от ПИТ все зависит от вида аэрогеля

Вопрос денег видимо не стоит )

[Tehnolog5]

Особо обращаю внимание автора темы на следующий вопрос: каким образом будет обеспечиваться периодическое освидетельствование данного сосуда. Ведь при всех рассматриваемых здесь вариантах футеровки это превращается в трудновыполнимую задачу. Полистайте, например, ФНП № 116 и подумайте об эксплуатации... Удачи!!!

[ShaggyDoc]

Сообщение от ПИТ Постоянная 750град., кратковременно до 800град

А теперь еще задумайтесь - почему поверхность 45 градусов?
В СП 61.13330.2012 указано

6.7.1 Температуру на поверхности тепловой изоляции следует принимать не более, °С: а) для изолируемых поверхностей, расположенных в рабочей или обслуживаемой зонах помещений и содержащих вещества с температурой: выше 500 °С.............................................................. 55

кроме того

Температура на поверхности тепловой изоляции трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, но не выше 75 °С.

Вот так и температурный перепад градусов на 80 можно снизить. И еще раз рекомендую изучить Справочник строителя Тепловая изоляция. Там много конструкций самого разного оборудования.

[Fogel]

В металлургии сплошь и рядом подобные вещи встречаются, можно пошариться там. Около месяца назад на ВДНХ была выставка Металлэкспо, там проспекты по материалам давали, показывали фото моих установок - горизонтальная крышка под которой 1500С, а сверху можно ходить. Примерно 220мм изоляция мулитокорундом (а может еще чем - на этой установке вообще много чего пробовали, в том числе и жаростойкий бетон)
Что сталь внутри агрегата кипит, так и водичка по змеевикам шустро бежит - 10-15 градусов вход от выхода отличается. Пробовали и испарительное охлаждение как изнутри, так и снаружи водо-воздушной смесью под давлением поверхности задували, в общем-то неплохо выходит.

[Tehnolog5]

Коллеги, не забывайте о главном : что скрывается под слоем теплоизоляции! Металлургическая печь и химический аппарат, работающий под давлением - это, как говорят в Одессе две большие разницы... Желаю успешно получить разрешение на ввод в эксплуатацию. Удачи!!!

[Serge Krasnikov]

Сообщение от Tehnolog5 Коллеги, не забывайте о главном : что скрывается под слоем теплоизоляции! Металлургическая печь и химический аппарат, работающий под давлением - это, как говорят в Одессе две большие разницы..

Сообщение от ПИТ Это реактор,

[ПИТ]

Сообщение от MotorManiac Вопрос денег видимо не стоит )

-пока не особо, материалы никрофер и 20х23н18 тоже не дешевы

Сообщение от ShaggyDoc почему поверхность 45 градусов?

-спасибо за замечание, а желаемые 45град.-возможно чтобы комфортнее в цеху было, чтоб было не как в бане.

Сообщение от Fogel показывали фото моих установок - горизонтальная крышка под которой 1500С, а сверху можно ходить. Примерно 220мм изоляция мулитокорундом (а может еще чем - на этой установке вообще много чего пробовали, в том числе и жаростойкий бетон)

-ОЧЕНЬ интерстно, можете ссылки дать на ваши разработки или описание или фото хотя бы

[Fogel]

Назад летели "Победой" и были более нужные проспекты, поэтому по теплоизоляции сбросили там (пересняли только нужные моменты). Непосредственно расчетами теплоизоляции я не занимался, только разрабатывал и крепил "что доктор прописал" - есть у нас институт что разарабатывает и считает.
Тут вата, насколько помню

[ShaggyDoc]

Сообщение от ПИТ -спасибо за замечание, а желаемые 45град.-возможно чтобы комфортнее в цеху было, чтоб было не как в бане.

Комфорт будет создаваться вентиляцией - будут учтены тепловыделения. 45 градусов - это чтобы человек не обжегся на постоянном рабочем месте (более 2 ч работы).
А разность температур может значительно упростить конструкцию.
Ведь не теплоизолируют изложницы и прочее горячее оборудование до 45 градусов.

[ПИТ]

Сообщение от Fogel Назад летели "Победой" и были более нужные проспекты, поэтому по теплоизоляции сбросили там (пересняли только нужные моменты). Непосредственно расчетами теплоизоляции я не занимался, только разрабатывал и крепил "что доктор прописал" - есть у нас институт что разарабатывает и считает. Тут вата, насколько помню

Спасибо, очень любопытно, а есть какие нибудь данные? Ну там температуры, толщина изоляции, материалы...хоть что нибудь, а то по картинке естессно не ясно ничего

[Fogel]

Толщина порядка 220мм, мулитокоррундовая вата. Потом меняли на фибробетон жаростойкий - как ни крути, но вата прококсовывалась и зарастала всякой фигней и теплопроводность росла. На счет 45 градусов на поверхности это вряд ли, скорее за сотню.

[Black Daimond]

У нас не так давно что-то подобное делали. А грегат диаметром 600-700 мм. Точно не помню, но 100-150 мм огнеупорных матов. Чтобы совсем тепло было, т.е. 45С, слой потолще нужен 250 мм. Я бы применил следующую схему: 100-150 мм теплоизоляции, а сверху металлический кожух с воздушным зазром в 50мм. Получим и разумную изоляцию и холодную стенку.

[Krapivnik]

Сообщение от Black Daimond У нас не так давно что-то подобное делали. А грегат диаметром 600-700 мм. Точно не помню, но 100-150 мм огнеупорных матов. Чтобы совсем тепло было, т.е. 45С, слой потолще нужен 250 мм. Я бы применил следующую схему: 100-150 мм теплоизоляции, а сверху металлический кожух с воздушным зазром в 50мм. Получим и разумную изоляцию и холодную стенку.

Теоретически всё верно. Но на практике, если требование в 45 гр.С на поверхности остается прежним, то ваши меры - утопия.
1. Маты всё равно оставят зазоры между стыками, как надёжно их не уложи. Для таких целей, когда поверхность аппарата - не плоскость и не идеальный цилиндр нужны отформованная теплоизоляция, повторяющая прилегаемую поверхность, причем стыкуемые формы должны соединяться в замок. Или необходимо применение в качестве первого слоя ТЗП густого состава, намазывающегося на нагреваемую поверхность и застывающего в минеральную твердую корку.
2. Кожух с прослойкой воздуха внутри не спасет по причине того, что маты не дадут должной изоляции (см. первый пункт) - воздух будет раскалён, а также потому, что задача закрепить кожух без контакта с нагретым металлом мягко говоря нетривиальна. Мостики тепла отлично будут рассеивать жар по наружной поверхности кожуха.

----- добавлено через ~3 мин. -----

Сообщение от Fogel На счет 45 градусов на поверхности это вряд ли, скорее за сотню.

Согласен.
Причем расчет по ГОСТ/СНИП или в CAE/CFD вполне покажет низкую температуру на поверхности, но на практике достичь ее будет очень сложно.