Kokie yra atspindinčios folijos arba mažo{0}}spinduliavimo dangų naudojimo izoliacijos gale?

Projektuojant aukštos temperatūros kaitinimo plokštes ir pramoninius presus, izoliacija dažnai yra pirmoji apsaugos nuo šilumos nuostolių linija. Tačiau įprastos izoliacinės medžiagos, tokios kaip stiklo pluoštas, mineralinė vata ar kalcio silikatas, dažniausiai yra laidžios infraraudoniesiems spinduliams. Tai gali atrodyti per daug paprasta, bet mažytė blizgios aliuminio folijos danga, tinkamai uždėta ant izoliacijos paviršiaus, gali blokuoti iki 95 % spinduliuojamos šilumos, kuri kitu atveju prasiskverbtų. Tai vienas pigiausių ir efektyviausių šiluminių patobulinimų, kokį tik galite padaryti. Suprasdami atspindinčios folijos mažo spinduliavimo izoliacijos šildymo plokščių sistemos vaidmenį, inžinieriai gali žymiai pagerinti bendrą šiluminę charakteristiką su labai mažai papildomos sudėtingumo.

Kaip atspindintys paviršiai blokuoja spinduliuojančią šilumą – mechanizmas
Šiluma iš šildomos kaitinimo plokštės į aplinką perduodama trimis būdais. Tai laidumas, konvekcija ir spinduliuotė. Esant aukštai temperatūrai (virš 150 laipsnių), radiacija paprastai yra vienintelė arba pagrindinė šilumos nuostolių forma. Dauguma poringų izoliacinių medžiagų, tokių kaip medienos plaušų plokštės, antklodės ir standžios plokštės, mažai sumažina spinduliavimo energiją. Infraraudonoji spinduliuotė gali sklisti per izoliacijos oro angas ir efektyviai skleisti medžiagą.

Čia atsiranda mažo spinduliavimo (mažo -E) paviršius. Spinduliavimas reiškia medžiagos gebėjimą skleisti šilumą. Poliruoto aliuminio spinduliavimo koeficientas yra maždaug 0,05–0,1, o tai reiškia, kad jis atspindi apie 90–95 procentus krintančios infraraudonųjų spindulių energijos. Kai ant karštosios izoliacijos pusės (atsuktos į šildymo plokštę) uždedama atspindinti folija arba danga, ji veikia kaip spinduliavimo barjeras:

Karšta plokštė skleidžia infraraudonąją spinduliuotę, kuri patenka į atspindintį paviršių.

Didžioji šios energijos dalis atsispindi atgal į šilumos šaltinį.

Dabar dalelė, kuri susigeria, turi būti perduodama per izoliacinę medžiagą.

Spinduliavimo barjeras yra šilumos veidrodis (šiluminis ekvivalentas). Tai padidina izoliacijos sistemos atsparumą karščiui nepridedant storio. Tai pasiekiama apribojant spinduliuotės nuostolius prieš jam patenkant į izoliacijos masę.

Efektyvus diegimas Kritinis oro tarpas
Kad atspindinti folija tinkamai veiktų, tarp karštosios plokštės ir folijos paviršiaus turi būti oro tarpas. Erdvė – paprastai nuo kelių milimetrų iki kelių centimetrų – leidžia atspindėtai infraraudonajai spinduliuotei sugrįžti į šilumos šaltinį, o ne nunešti. Folijos sutraiškymas tiesiai ant plokštelės neveiks, nes laidumas sąlyčio taškuose panaikins atspindžio mechanizmą, o nauda iš esmės bus prarasta.

Praktiškai tai reiškia:

Izoliacinės plokštės su folija{0}}montuojamos naudojant atskirą sluoksnį arba tarpiklį.

Arba ant preso rėmo pritvirtinamas antrinis atspindintis lakštas (pvz., poliruotas nerūdijantis plienas), todėl tarp plokštės ir reflektoriaus susidaro ertmė.

Izoliacija yra šaltoje reflektoriaus pusėje, o ne tarp plokštės ir folijos.

Nauda yra didžiausia aukštų temperatūrų diapazone, kai spinduliavimo šilumos srautas didėja su ketvirtąja absoliučios temperatūros laipsniu (Stefano-Boltzmanno dėsnis). Spinduliavimo šilumos perdavimo greitis esant 400 laipsnių yra daugiau nei dvigubai didesnis nei esant 200 laipsnių, todėl spinduliavimo barjerai yra ypač naudingi aukštos temperatūros apdorojimo įrenginiuose.

Naudojamas pramoninėse šildymo plokštėse ir presuose
Spinduliavimo barjerai palėpėse yra įprasti pastatų statyboje. Pramoniniuose šiluminiuose presuose vis dažniau naudojami šviesą atspindinčios folijos mažo spinduliavimo izoliacijos šildymo plokščių dizainai. Įprasti diegimai apima:

Aliuminio folija, laminuota prie keraminių plaušo plokščių, skirta vidutinei temperatūrai (iki ~250 laipsnių ištisinė). Naudoti laminavimo presuose, karščio sandarikliuose ir vakuuminio formavimo įrangoje.

Tarp kaitinimo plokštės ir atsarginės izoliacijos pasirūpinkite atskiru spinduliavimo skydu iš poliruoto nerūdijančio plieno lakštų (spinduliavimo koeficientas ~0,1–0,15). Jis yra atsparus oksidacijai ir žemas spinduliavimas net esant aukštesnei temperatūrai.

Atspindinčios dangos aukštoms temperatūroms (pvz., keraminiai{2}}pagrindiniai dažai su aliuminio arba titano pigmentu), kurias galima tepti tiesiai ant plieninių plokščių galinės pusės arba izoliacinių plokščių paviršiaus. Šios dangos gali veikti 600 laipsnių ar daugiau, kai spinduliavimo koeficientas yra mažesnis nei 0,3.

Bet kuriuo atveju atspindintis sluoksnis sumažina apatinės izoliacijos spinduliuotę, todėl toks pat izoliacijos storis sumažina šalto paviršiaus temperatūrą arba plonesnė izoliacijos konstrukcija gali atitikti tam tikrą šiluminių savybių tikslą.

Medžiagos pasirinkimas ir apribojimai
Aliuminio folija yra gera mažo spinduliavimo medžiaga kambario temperatūroje iki maždaug 300 laipsnių. Tai temperatūra, kurioje aliuminis oksiduojasi ore. Oksiduotas aliuminis turi daug didesnę spinduliuotę (0,2–0,3) ir praranda daugumą atspindinčių savybių. Naudojimui virš 300 laipsnių reikalingos alternatyvos:

Tiesioginis pakaitalas yra nerūdijančio plieno folija, poliruota iki ~0,10–0,15 iki 600 laipsnių spinduliavimo.

Paauksuoti paviršiai (spinduliavimo koeficientas 0,02-0,05) naudojami specializuotomis didelio vakuumo arba itin aukštos temperatūros sąlygomis, tačiau yra per brangūs daugeliui pramoninių presų.

Keraminių atspindinčių dangų spinduliuotės vertės yra 0,2–0,3 iki 800 laipsnių temperatūros ir užtikrina puikų kainos ir našumo balansą.

Kitas praktinis aspektas yra švara. Bet kokios dulkės, aliejus ar apdorojimo likučiai žymiai padidins spinduliavimą ant blizgaus paviršiaus. Blizgi folija, padengta plonu dulkių sluoksniu, labiau elgiasi kaip juodas korpusas (spinduliavimas ~0,9) nei veidrodis. Nešvariose vietose gali prireikti periodiškai valyti arba naudoti apsaugines nuimamas dangas.

Apčiuopiama nauda
Mažą spinduliuotę atspindinti danga gali sumažinti bendrus šilumos nuostolius per izoliacinę sistemą 30–50 % 200–500 laipsnių temperatūros diapazone, kai ji tinkamai padengiama su oro tarpu. Tai tiesiogiai skamba taip:

Mažiau galios palaikyti plokštelės temperatūrą.

Greitesnis šildymo laikas, mažiau prarandamos energijos.

Tolygesnis temperatūros profilis visoje plokštelėje, nes atspindėta šiluma sumažina krašto nuostolius.

Mažesnė išorinio paviršiaus temperatūra, didinant operatoriaus saugą ir sumažinant įrenginio aušinimo apkrovas.

Šilumos srautą galima sumažinti apie 40 % pridedant poliruotą nerūdijančio plieno spinduliavimo barjerą su 5 mm oro tarpu prie standartinės 300 laipsnių šildymo plokštės su 50 mm kalcio silikato izoliacija. Papildomų medžiagų sąnaudų atsipirkimo laikotarpis paprastai yra nepertraukiamo darbo savaitės ar mėnesiai.

Išvada:
Atspindinti folija ir mažos spinduliuotės dangos yra nebrangus, didelį poveikį turintis priedas prie bet kokios šildymo plokščių izoliacijos sistemos. Spinduliuotės barjeras atspindi iki 95 % krintančios infraraudonosios spinduliuotės atgal link karštosios plokštės, todėl sumažėja efektyvi apatinės izoliacijos šiluminė apkrova, sumažėja energijos sąnaudos ir pagerėja temperatūros vienodumas. Efektyvumas priklauso nuo tinkamo įrengimo su oro tarpu ir medžiagų, skirtų maksimaliai tepimo temperatūrai, pasirinkimo - aliuminio folija, skirta naudoti žemesnėje nei 300 laipsnių temperatūroje, poliruoto nerūdijančio plieno arba keraminės dangos aukštesniems diapazonams. Tokiose situacijose šviesą atspindinčios dangos uždėjimas yra vienas iš ekonomiškiausių{6}}pramoninės šildymo įrangos šiluminių patobulinimų.