شعاع بحرانی عایق­ها (قابل توجه مجریان سیستم­های تأسیسات و تهویه مطبوع بافقی)

یکی از موضاعات مهم و قابل توجه در دنیای کنونی، انرژی و راه­های کاهش مصرف انرژی می­باشد. از راه­های کاهش مصرف انرژی، می­توان به جلوگیری از اتلاف انرژی به خارج سیستم اشاره نمود که این روش توسط پوشاندن اجزء سیستم که با محیط خارجی دارای تبادل انرژی می­باشند توسط پوششی به نام عایق صورت   می­گیرد. در نظر اول، تمام مردم با شنیدن اسم عایق، جلوگیری از مصرف انرژی به خارج سیستم کاریی را یادآور می­شوند اما ممکن است نه تنها عایق کردن سبب کاهش و جلوگیری از اتلاف انرژی نشود بلکه باعث اتلاف انرژی بیشتری نیز شود. دلیل این امر این است که با این کار سطح تبادل حرارت و به تبع آن اتلاف انرژی به خارج سیستم کاریی افزایش پیدا می­کند. بنابراین باید قبل از عایق­کاریی، شعاع بحرانی عایق که در   سیستم­های استوانه­ای فقط تابع جنس عایق و ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال بیرونی سیستم می­باشد، محاسبه گردد. منظور از سیستم استوانه­ای می­تواند لوله­ای تو­خالی باشد که سیال داغی مانند آب گرم داخل آن در حرکت است.

رابطه­ی محاسبه­ی شعاع بحرانی عایق در سیستم استوانه­ای به صورت زیر تعریف می­شود.

                                                                                                                          R_c=K/h_o

منظور از R_c: شعاع بحرانی عایق، K: ضریب هدایت حراراتی عایق و h_o: ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال بیرونی اطراف لوله می­باشد. لازم به ذکر است ضریب K، تابع جنس عایق و ضریب h_o، تابع نوع جریان سیال بیرونی (آرام یا مغشوش)، خصوصیات فیزیکی سیال بیرونی، صافی سطح بیرونی و نوع انتقال حرارت جابجایی (طبیعی یا اجباری) می­باشد.

نکته: با محاسبه­ی شعاع بحرانی عایق R_c، دو حالت ممکن است رخ دهد که عبارتند از: 1-کوچک بودن شعاع بحرانی عایق از شعاع بیرونی لوله یعنی: R_c<R_o، که در این حالت از همون ابتدا حتی با مقدار کمی عایق نرخ اتلاف حرارت کاهش می­یابد. 2- بزرگ بودن شعاع بحرانی عایق از شعاع بیرونی لوله یعنی: R_c>R_o ، که در این حالت ابتدا با عایق­گذاری نرخ اتلاف حرارت زیادتر می­شود و در R_c=R_i، نرخ اتلاف حرارت به ماکزیمم حالت خود می­رسد اما مجددا با افزایش شعاع بیرونی عایق یعنی: R_i>R_c، نرخ اتلاف حرارت کاهش می­یابد. لازم به ذکر است منظور از R_o، شعاع بیرونی لوله و R_i، شعاع بیرونی عایق می­باشد.

مفهوم رابطه­ی (1) این است که در صورتی که ضریب انتقال حرارت جابجایی h_o، کوچک باشد، اتلاف حرارت زیادی نداشته و نیازی به عایق­کردن نیست. چون هر چه این ضریب کوچک باشد شعاع بحرانی بیشتر شده و باید شعاع عایق رو بیشتر کرد که با این عمل سطح تبادل حرارت و به تبع آن اتلاف انرژی افزایش می­یابد.

                                                                                                          احسان فتوحی بافقی