膨胀珍珠岩绝热原理

    膨胀珍珠岩以其优良的保冷性能一直以来被作为气体分离设备中主要的保冷绝热材料。由于受技术，资金，服务意识等多方面因素的影响，膨胀珍珠岩自从我国60年代中期开发成功并用于深冷保冷领域以来，一直沿用工厂生产，人工充填的方式。而目前，在国际上经常采用现场膨胀，自动充填方式，它是将特殊粒度级配的珍珠岩矿砂运到施工现场后，利用可移动式膨胀设备在现场制造膨胀珍珠岩，并且采用空气移送的方式实现一体化作业。其特点有安全，无尘，含水率低等特点而深受到用户欢迎。

    一.膨胀珍珠岩绝热机理

    珍珠岩区别于其它火山岩的最明显特征，是当珍珠岩被迅速加热至800-1000摄氏度时，玻璃质溶化，内部结合水汽化，体积膨胀为原来的10-30倍。膨胀后的珍珠岩内部为为微孔结构，这种特有的微孔结构致使珍珠岩具有较低的密度和优秀的保冷绝热性能。

    大家都知道，热量传递是通过传导，对流和辐射三种方式进行的。低温设备要求将上述方式传递给低温系统的热量减少到尽可能低的程度，从而达到维持低湿系统的正常运转。根据大型液化，分离和储藏设备的结构特点，一般采用膨胀珍珠岩普通填充绝热的方法。由于膨胀后的珍珠岩具有微孔，质轻等特点，所以当低温设备绝热层充入膨胀珍珠岩后，绝热层内的空气发生自然对流所需要的特征尺度非常小。所以，填充膨胀珍珠岩后的绝热系统中的热传递形式仅可以看作是绝热材料本身的固体热传导和材料间的气体传导，实际上这部分的热流量约占总热流量的90%以上。而在常压273-77K条件下，膨胀珍珠岩的平均热传导率仅为0.0185-0.029W/M.K，而且热稳定性好，所以，膨胀珍珠岩作为一种非常好的绝热材料被广泛应用于空气分离装置等低温绝热系统。

    二.膨胀珍珠岩性能指标

    在气体分离设备行业，由于制造厂家的制造技术和设计习惯不同，各厂家对绝热膨胀珍珠岩的性能要求有所不同，但其内容大致相同。

    1.松散密度

    松散密度的大小说明了珍珠岩膨胀效果的好坏。松散密度过大，膨胀不完全，充填密度增加，导热每当增大，松散密度过小，膨胀过度，材料在装填过程中容易破碎，导致充填密度的增加，导热系数随之增大。实验证明，保冷绝热用膨胀珍珠岩的最佳松散密度应该控制在35-55KG/M3之间。材料的导热系数随着密度的变化而不同。

    2.粒度级配

    绝热材料应具有合理的粒度级配，目的是使绝热材料处于最佳堆积状态。粒度过小，材料充填密度增加，致使材料的固体热传导增加。粒度过大，充填密度不足，粒子间空气含量过高，导致绝热层之间的气体传导增加，绝热性能降低。所以，绝热材料的粒度分布对实现最佳绝热效果起着不可忽视的作用。试验结果表明，膨胀珍珠岩的最佳粒度分布在1.18-0.15mm之间。

    3.现场膨胀，自动充填的特点

    自动充填方式是指利用可移动式膨胀设备将按一定粒度级配加工的珍珠岩矿砂在低温设备安装现场进行膨胀，然后利用空气移送的方式将绝热材料充填至绝热层中。它具备以下特点：

    a.可实现全过程自动化控制，能够确保材料品质（密度和粒度控制）

    b.膨胀后直接充填，避免和空气接触，含水率极低

    c.可实现封闭作用，现场粉尘少，无环境污染

    d.避免高空作业，安全性好

    e.物流费用减少，综合经济性好

    f.受环境因素影响小，计划性好，工期保障能力强

    j.现场生产，现场检测，品质稳定性能好。

    综合以上所述，无论是在绝热材料的品质保障方面，还是在安全，环保以及经济性方面，现场充填方式均优于人工充填方式。所以，现场膨胀，自动充填方式作为一种先进的服务方式在大中型空气分离装置的安装过程被广泛采用，并继之扩大到大型液化贮槽，LNG罐，LNG运输船等低温系统。

    随着国内外气体工业的不断发展，低温设备的制造和使用厂家在绝热材料的经济性，安全性以及环境保护方面将越来越受重视。继现场膨胀，自动充填方式成功应用之后，冷箱或贮罐维修时的自动扒砂方式，贮罐充填时的电磁振动方式等代表国际先进水平的技术装备和服务方式，也将逐步被国内广大用户所接受。