Характеристики теплоизоляционных материалов

Тепловая изоляция аппаратов

Температура наружных стенок аппаратов не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 35 ºС для варочных аппаратов и на 45 °С для жарочных, что исключает возможность ожогов. Для снижения температуры на наружной стенке аппарата и уменьшения потерь теплоты в окружающую среду используется тепловая изоляция.

Теплоизоляционные материалы для тепловых аппаратов предприятий общественного питания должны обладать следующими свойствами: низким коэффициентом теплопроводности и теплоемкости, выдерживать высокие температуры и обладать достаточной прочностью, иметь малую плотность, гигроскопичность и стоимость, не выделять вредных веществ в окружающую среду.

Основные характеристики изоляционных материалов наиболее часто используемых в тепловых аппаратах предприятий общественного питания представлены в табл. 6.6.

Таблица 6.6

Материал	Объемная масса, ρ, кг/м^3	Допустимая температура, ºС	Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/(мּК)	Теплоемкость, с, кДж/(кгּК)
Альфоль	20…40		0,059	0,896
Асбест листовой			0,116	0,816
Асбест волокно			0,110	0,816
Минеральная вата			0,056	0,836
Стекловата			0,460	0,670
Шлаковата			0,058	0,862

Тепловая изоляция аппарата состоит из собственно изоляции и защитного кожуха, предохраняющего изоляцию от воздействия окружающей среды и механических повреждений, а так же придающего аппарату определенный внешний вид (рис. 6.1). В ряде случаев, когда температура рабочей камеры невелика, роль тепловой изоляции может выполнять воздушная прослойка между камерой и кожухом.

Очень редко аппараты полностью лишены тепловой изоляции. Чаще всего это оправдано при относительно невысокой температуре (100…150 ºС) на его наружной поверхности и если аппарат работает не чаще одного – двух раз в смену. В этом случае, потери теплоты от стенок в окружающую среду невелики в сравнении с затратами на разогрев содержимого (продукта) и самого аппарата. Однако работа на таких аппаратах требует особого внимания и осторожности со стороны обслуживающего персонала.

Расчет тепловой изоляции чаще всего сводится к определению толщины ее слоя. При этом возможны два варианта расчета: по максимальной допустимой температуре наружной стенки аппарата; путем оптимизации стоимости тепловой изоляции и энергоносителя, сэкономленного за счет ее использования.

Второй вариант оправдан при использовании в качестве тепловой изоляции дорогостоящих теплоизоляционных материалов на стадии конструкторской разработки нового аппарата и обоснования его технико-экономической эффективности. Обычно пользуются первым вариантом расчета.

Расчет толщины слоя тепловой изоляции для плоских стенок, а также для аппаратов цилиндрической формы, где отношение толщины слоя изоляции к диаметру цилиндра не более 0,1, производится на основании анализа баланса удельных тепловых потоков через наружную поверхность тепловой изоляции и ее внутренний слой, как для плоской стенки.

Количество теплоты, которую отдает единица площади поверхности тепловой изоляции за единицу времени, определяется по уравнению

q₁ = αּ(t _нар – t _окр), (6.50)

где q₁ – тепловой поток от наружной поверхности тепловой изоляции, Вт/м²;

α – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности тепловой изоляции к воздуху, Вт/(м² К);

t _нар – температура наружной поверхности теплоизоляции, равная температуре наружной стенки (кожуха) теплового аппарата, ºС;

t _окр – температура окружающего воздуха, ºС.

Тепловым сопротивлениям наружной стальной стенки пренебрегают, так как перепад температур в ней составляет десятые доли градуса.

Коэффициент теплоотдачи (α в Вт/(м²К)) с достаточной степенью точности может быть определен по формуле (6.36), которая будет иметь вид

α = 9,7 + 0,07ּ(t _нар – t _окр).

Тепловой поток, проводимый слоем тепловой изоляции, q₂ определяется по уравнению теплопроводности через плоскую стенку:

q₂ = ּ (t _вн – t _нар), (6.51)

где q₂ – тепловой поток, Вт/м²;

λ_из – коэффициент теплопроводности материала тепловой изоляции, Вт/(м ּ К);

δ_из – толщина слоя изоляции, м;

t _вн –температура внутреннего слоя тепловой изоляции, равная температуре греющей среды в рабочей камере, ºС (тепловым сопротивлением внутренней стальной стенки пренебрегают).

Приравняв тепловые потоки q₁ и q₂ получим выражение для определения толщины слоя теплоизоляции

δ_из = м. (6.52)

Экономический эффект от применения теплоизоляции характеризуется ее к. п. д. (η_и), который определяется путем сопоставления количества теплоты, теряемой неизолированным и изолированным тепловым аппаратом, по формуле

η_и = ּ100 %, (6.53)

где Q₅, Q – соответственно потери теплоты неизолированным и изолированным аппаратом, кДж.

Дата добавления: 2015-06-30