Анализ структурных и теплофизических характеристик высокопористой базальтовой теплоизоляции насосно-компрессорных труб

Инженерный журнал: наука и инновации

# 1·2017 1

УДК 662.998.3:666.189 DOI 10.18698/2308-6033-2017-01-1575

Анализ структурных и теплофизических характеристик

высокопористой базальтовой теплоизоляции

насосно-компрессорных труб

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Показана актуальность создания высокопористой, низкоплотной и экологически чи-

стой теплоизоляции из доступных и дешевых базальтовых волокон и минеральной

связки для работы конструкций при температуре до 750 °С. Рассмотрено базаль-

товое теплоизоляционное покрытие насосно-компрессорных труб (НКТ), получен-

ное методом фильтрационного осаждения коротких волокон из пульпы на перфори-

рованную оснастку. Проведен анализ количественного учета передачи теплового

потока в межтрубном пространстве через высокопористую теплоизоляцию НКТ

вследствие теплопроводности каркаса из базальтовых волокон, сухого воздуха и пу-

тем лучистого переноса теплоты. Показано, что при определении коэффициента

теплопроводности волокнистого материала с высокой пористостью необходимо

учитывать решающий вклад в теплопередачу лучистого теплопереноса.

Ключевые слова:

теплоизоляция конструкций, короткие базальтовые волокна, по-

ристость теплоизоляционного материала, коэффициент теплопроводности, насос-

но-компрессорные трубы, цилиндрические скорлупы

Введение.

Важным направлением развития машиностроения явля-

ется повышение экономической эффективности теплоизоляционных

материалов и конструкций, неразрывно связанное с разработкой новых

технологий. Очень часто оригинальные разработки, выполненные для

изделий ракетно-космической техники, в дальнейшем используются в

других отраслях промышленности, и наоборот. Так, созданный из

кварцевых волокон теплозащитный материал ТЗМК-10 [1] для изго-

товления теплозащитных плиток воздушно-космического самолета

«Буран» может применяться для других нужд при температуре до

1250 °С, однако стоимость производства этого материала достаточно

высока.

В связи с этим актуальной задачей является создание высокопо-

ристой и экологически чистой теплоизоляции с низким коэффициен-

том теплопроводности на основе коротких базальтовых волокон и

минеральной связки. Такая теплоизоляция может быть использована

как при проектировании новых систем космических летательных ап-

паратов и орбитальных станций, так и при изготовлении насосно-

компрессорных труб (НКТ) для добычи нефти, а также в других от-

раслях хозяйства.

льшая часть запасов нефти на территории Российской Федера-

ции (более 70 %) [2–5] — это тяжелая, трудно извлекаемая нефть по-