EN ISO 8497 Izolacja cieplna - Określanie ustalonych właściwości przenoszenia ciepła izolacji cieplnej rur okrągłych

W normie „EN ISO 8497 Izolacja cieplna – Wyznaczanie ustalonych właściwości przewodzenia ciepła izolacji cieplnej rur o przekroju kołowym”, która opiera się na normie europejskiej i została opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), określono wymagania dotyczące wydajności urządzeń, ale nie zdefiniowano ich konstrukcji. Norma ta ma zastosowanie głównie do rurociągów o przekroju okrągłym, eksploatowanych w temperaturach wyższych od temperatury otoczenia. Norma szczegółowo określa rodzaj próbki, temperaturę i warunki badania, do których stosuje się tę normę.

Geometria izolacji rur wymaga specjalnej terminologii, która nie ma zastosowania do próbek płaskich. Pojęcie liniowe jest stosowane do określania właściwości opartych na jednostce długości (w kierunku osi rury) danego wymiaru izolacji. Te liniowe właściwości są przydatne, gdyż znając długość rury i obowiązującą temperaturę można obliczyć całkowitą utratę ciepła. Pojęcie liniowe nie odnosi się do przepływu ciepła w kierunku osiowym. W tej normie kierunek przepływu ciepła jest przeważnie promieniowy.

Definicje i symbole podane w niniejszej normie opierają się na definicjach i symbolach podanych w normie ISO 7345, z wyjątkiem liniowego transferu ciepła. Ponadto,

• Liniowy transfer ciepła odnosi się do gęstości liniowej natężenia przepływu ciepła podzielonej przez różnicę temperatur między powierzchnią rury i otaczającym powietrzem w stanie ustalonym. Dotyczy ona konkretnego rozmiaru izolacji i stanowi miarę ciepła przekazywanego z izolacji do atmosfery otoczenia.
• Liniowy opór cieplny to różnica temperatur między powierzchnią rury a zewnętrzną powierzchnią izolacji podzielona przez gęstość liniowego natężenia przepływu ciepła w stanie ustalonym. Jest ona związana z danym rozmiarem izolacji i stanowi odwrotność liniowego współczynnika przewodzenia ciepła rury.
• Liniowa przewodność cieplna to odwrotność liniowego oporu cieplnego od powierzchni rury do zewnętrznej powierzchni izolacji. Dotyczy określonego rozmiaru izolacji.
• Współczynnik przenikania ciepła powierzchniowego to gęstość powierzchniowa natężenia przepływu ciepła przy powierzchni w warunkach ustalonych, podzielona przez różnicę temperatur między powierzchnią a otaczającym ją powietrzem.
• Przewodność cieplna jest definiowana za pomocą zależności, która odnosi się konkretnie do geometrii izolacji rury. Dotyczy ona materiałów jednorodnych w stanie ustalonym i jest odwrotnością oporu cieplnego. Ponieważ w tym przypadku liczy się temperatura powierzchni rury, przewodność cieplna uwzględnia wpływ ewentualnych szczelin pomiędzy izolacją a rurą.
• Opór cieplny jest odwrotnością przewodności cieplnej. Jest to wymagane w przypadku materiału jednorodnego w warunkach ustalonych.
• Powierzchniowy opór cieplny wyraża różnicę temperatur między powierzchnią rury a zewnętrzną powierzchnią izolacji, podzieloną przez gęstość powierzchniową natężenia przepływu ciepła w warunkach ustalonych. Jest to odwrotność powierzchniowego przewodnictwa cieplnego. Tutaj należy określić powierzchnię obszaru (zazwyczaj jest to powierzchnia rury, czasami zewnętrzna powierzchnia izolacji lub coś innego). Bardziej powszechne właściwości powierzchni oparte na jednostce powierzchni są często mylące, gdy stosuje się je do izolacji rur, ponieważ powierzchnię należy wybrać arbitralnie i może się ona różnić od powierzchni rury do zewnętrznej powierzchni izolacji.

Próbki do badań mogą być sztywne, półsztywne lub elastyczne (w formie koca) albo luźno wypełnione, zależnie od potrzeb. Może być jednorodna lub niejednorodna, izotropowa lub anizotropowa, zawierać szczeliny, połączenia lub elementy metalowe, a także osłony lub inne powłoki. Próbki powinny mieć jednolity rozmiar i kształt na całej swojej długości (poza celowymi nieregularnościami występującymi w obrębie wymiarowanego odcinka testowego) i powinny być zaprojektowane do stosowania w rurach o tej samej średnicy co obecna aparatura testowa. Zazwyczaj próbki mają okrągły kształt zewnętrzny, współśrodkowy z otworem; Dopuszczalne są inne kształty zewnętrzne, ale można określić tylko transfer ciepła.

Rurka może pracować w temperaturach równych maksymalnej temperaturze roboczej próbki lub materiałów użytych do budowy urządzenia. Dolna granica temperatury rury jest określona przez ograniczenie, które stanowi, że musi być ona odpowiednio wyższa od temperatury zewnętrznej powierzchni próbki, aby zapewnić pożądaną dokładność pomiaru. Zazwyczaj urządzenie pracuje w spokojnym powietrzu, którego temperatura otoczenia wynosi od 15 do 35 stopni, jednak można ją rozszerzyć na inne temperatury, gazy i prędkości. Temperaturę zewnętrznej powierzchni próbki można również ustabilizować, stosując ogrzewaną lub chłodzoną osłonę zewnętrzną lub koc albo stosując dodatkową warstwę izolacji. Jeżeli stosowana jest zimna osłona zewnętrzna lub płaszcz, możliwa jest praca w niższych temperaturach pod warunkiem, że rura będzie utrzymywana w wyższej temperaturze.

Rura testowa powinna mieć przekrój kołowy. Probówka zazwyczaj ma orientację poziomą. Można stosować inne orientacje, ale należy zachować szczególną ostrożność ze względu na możliwość wystąpienia efektów konwekcji wewnątrz i wokół probówki oraz próbki.

W niniejszej normie uwzględniono dwa wyraźnie różne typy urządzeń rurowych: koniec osłonięty oraz typy końcówek kalibrowanych lub obliczonych, które różnią się sposobem obróbki osiowego przenoszenia ciepła na końcach lub w odcinku badanym, przy czym próbki zawierające elementy o wysokiej przewodności osiowej, takie jak osłony metalowe, są badane wyłącznie w urządzeniu z końcem osłoniętym.

Liniowy transfer ciepła można obliczyć dla wszystkich próbek. Jest to najbardziej użyteczna właściwość przy pomiarze wydajności izolacji rur. Znając jego wartość oraz średnią temperaturę rury i otaczającego powietrza, można bezpośrednio obliczyć stratę ciepła dla danego odcinka izolowanej rury, pod warunkiem, że warunki użytkowania są porównywalne z warunkami badania.

Przewodność cieplna jest często wykorzystywana w obliczeniach właściwości. Teoretycznie można to obliczyć jedynie dla jednorodnych próbek o koncentrycznym kształcie koła, które ściśle pasują do probówki, bez żadnej szczeliny powietrznej. W praktyce często konieczne jest odchylenie od warunków idealnych, aby występujące błędy można było uznać za akceptowalne. Przewodność cieplna jest przydatna do określania liniowego przenoszenia ciepła lub innych właściwości dla wymiarów izolacji innych niż pomiary normalne. Inne funkcje są dostępne po odpowiednim określeniu.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście świadczone są również usługi badawcze dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „EN ISO 8497 Izolacja cieplna - Wyznaczanie ustalonych właściwości przewodzenia ciepła izolacji cieplnej rur o przekroju kołowym”.