การกำหนดขอบเขตและตั้งเกณฑ์หน้าที่ที่ระบบฉนวนต้องใช้งาน
ฉนวนที่นำมาใช้งานจะทำงานในหน้าที่หลายหน้าที่ด้วยกัน ฉะนั้นในการออกแบบระบบฉนวน สิ่งแรกที่ต้องตั้งเกณฑ์คือใช้ทำหน้าที่อะไรเป็นพิเศษ นอกเหนือจากหน้าที่หลักที่ใช้ในการลดทอนการไหลของความร้อน หน้าที่เหล่านี้คือ
- พลังงานความร้อนที่ประหยัดได้ในแง่เศรษฐศาสตร์
- พลังงานที่ประหยัดได้ทั้งความร้อนหรือความเย็นในแง่เหตุผลกระบวนการผลิต
- การรักษาอุณหภูมิที่ต้องการในห้องภาชนะเก็บ หรือท่อ
- การหน่วงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในภาชนะเก็บ ท่อ หรือวัตถุ
- การป้องกันการควบแน่นของไอน้ำ ทั้งที่บริเวณผิวใน หรือผิวนอก
- การจำกัดอุณหภูมิของพื้นผิวของพื้นผิวที่เผยของอุปกรณ์หรือท่อที่ร้อนเพื่อให้มีอุณหภูมิที่ปลอดภัยต่อบุคคากร หรือป้องกันการเกิดประกายไฟการป้องกันไฟ
อย่างไรก็ตาม โดยมากแล้วระบบฉนวนจะทำหน้าที่ดังกล่าวมากกว่าหนึ่งหน้าที่ เช่น ระบบฉนวนที่หุ้มบนภาชนะบรรจุที่อยู่ในกระบวนการผลิตจะทำหน้าที่รักษาพลังงาน คงอุณหภูมิที่ต้องการภาชนะ ป้องกันบุคลากรจากการลูกลวก และช่วยป้องกันไฟไหม้ด้วย การพิจารณาอย่างระมัดระวังตามหน้าที่เหล่านี้อาจทำให้เป็นไปได้ที่จะออกแบบระบบฉนวนระบบหนึ่งที่จะใช้งานได้มากกว่าหนึ่งจุดประสงค์ โดยมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีค่าเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มจากระบบที่ใช้เฉพาะจุดประสงค์เดียวเลย
- นอกจากนี้ต้องตั้งเกณฑ์ออกไปอีกภายใต้สภาวะเฉพาะที่จะนำฉนวนไปใช้งานดังนี้
- ตำบลทีที่ระบบฉนวนจะถูกนำไปติดตั้ง
- เป็นฉนวนในอาคารหรือห้องเย็น : เป็นฉนวนพื้น ผนัง หรือเพดาน
- เป็นฉนวนภายในหือเผยสู่ภายนอก หรือใช้งานทั้ง 2 ลักษณะ
- เป็นลักษณะที่ติดตั้งในอาคารหรือนอกอาคาร (ฉนวนท่อ ท่อส่งลม อุปกรณ์ ภาชนะ)
ถ้าติดตั้งในอาคาร ควรทราบอุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุดของสภาวะแวดล้อม และถ้าการควบแน่นเป็นสิ่งสำคัญจะต้องรู้ความชื้นสัมพันธ์ที่ทำให้เกิดสภาวะควบแน่น ถ้าแหล่งแผ่รังสีระดับสูง อย่างเช่น เตาเผา หม้อไอน้ำ หรืออุปกรณ์ที่ร้อน อยู่ในพื้นที่ควรมีการระบุไว้และจัดวางให้สัมพันธ์กับฉนวนที่ใช้หุ้มเพื่อป้องกันไฟไหม้
สำหรับกรณีติดตั้งภายนอกอาคาร ปัจจัยส่วนใหญ่เหมือนกัน ยกเว้นจะมีปัจจัยเกี่ยวกับลมและการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์มาเกี่ยวข้องด้วย และหากสภาวะการถ่ายเทความร้อนมีความสำคัญมากที่สุด (ภาระสูงสุดสำคัญ) การออกแบบระบบฉนวนที่หุ้มท่อที่ร้อนภายใต้สภาวะฝนตก น้ำค้าง ต้องได้รับพิจารณาด้วย
และถ้าระบบได้รับการติดตั้งใต้ดิน ปัจจัยทางด้านอุณหภูมิพื้นดินที่เปลี่ยนแปลงตลอดปีต้องถูกนำมาคิดด้วยถ้าระบบฉนวนต้องการใช้จะใช้เพื่อป้องกันกันจากอุบัติเหตุไฟไหม้แล้ว อุณหภูมิไฟไหม้ที่อาจจะเกิดชึ้นจากเชื้อเพลิงที่ลุกไหม้ต้องเป็นอุณหภูมิออกแบบ
สิ่งถัดมาคือการทราบค่าอุณหภูมิของห้องอุปกรณ์ภาชนะ หรือท่อที่ต้องการหุ้มฉนวน โดยทั่วไปแล้วมักจะไม่ใช้อุณหภูมิเดียวในการออกแบบ ได้แก่ อุณหภูมิสูงสุด อุณหภูมิเฉลี่ย และอุณหภูมิต่ำสุด และจากอุณหภูมิเหล่านี้ต้องเป็นอุณหภูมิออกแบบ
ถ้าการปฏิบัติไม่ต่อเนื่องแล้ว เวลาที่คาดว่าอุณหภูมิของวัตถุที่หุ้มฉนวนจะลดลง (หรือเพิ่มขึ้น) สู่สภาวะสมดุลกับอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมต้องทราบค่าด้วย
ถ้าการปฎิบัติเป็นวัฎจักรแล้ว เวลาที่อุณหภูมิระดับต่ำและระดับสูง และเวลาที่อุณหภูมิจากระดับหนึ่งเป็นอีกระดับหนึ่งต้องทราบค่า
และจากค่าอุณหภูมิบรรยากาศและอุณหภูมิปฏิบัติงานเหล่านี้ จะสมารถทราบผลต่างของอุณหภูมิและอุณหภูมิเฉลี่ยเพื่อใช้ในการแก้ปัญหาในสมการถ่ายเทความร้อนประกอบกับข้อมูลเกี่ยวกับขนาดและรูปร่างของอุปกรณ์หรือภาชนะ และขนาดของท่อที่จะหุ้มฉนวน และสุดท้ายข้อมูลเกี่ยวกับสภาพนำความร้อนของฉนวนและสภาพแผ่รังสีของพื้นผิว อย่างไรก็ตาม สภาพแผ่รังสีของพื้นผิวอาจไม่รู้จนกระทั่งเปลือกหุ้มฉนวน หรือผิวในของห้องได้รับการเลือกชนิดแล้ว
ถ้าหน้าที่ของฉนวนต้องการเพื่อประหยัดพลังงานความร้อนเชิงเศรษฐศาสตร์ให้ดีที่สุด ข้อมูลเกี่ยวกับต้นทุนที่จำเป็นในการผลิตพลังงาน ค่าใช้จ่ายในการผลิตพลังงาน ค่าใช้จ่ายของฉนวน และค่าบำรุงรักษาฉนวนต่อปี และจำนวนปีของการเริ่มคุ้มทุนที่ติดตั้งฉนวน ต้องทราบ
เมื่อฉนวนใช้ควบคุม การสูญเสียความร้อนหรือความร้อนหรือความร้อนที่ได้รับของระบบผลิตแล้ว ความร้อนที่ได้รับหรือสูญเสียมากที่สุดต้องทรายโดยข้อกำหนดของกระบวนการผลิต
ถ้าระบบฉนวนใช้ควบคุมอุณหภูมิของกระบวนการแล้ว ปัจจัยทั้งหมดซึ่งมีผลกระทบต่ออุณหภูมิของระบบเป็นสิ่งจำเป็น ปัจจัยเหล่านี้รวมทั้งน้ำหนักของภาชนะและท่อ ความร้อนจำเพาะของวัสดุที่ประกอบเป็นภาชนะและท่ออัตราการไหลของวัสดุ kg/hr ความร้อนจำเพาะและน้ำหนักของวัสดุ รวมทั้งอุณหภูมิเข้าและออกของระบบของอุณหภูมิบรรยากาศ ทำให้เป็นไปได้ที่จะตั้งสมการถ่ายเทความร้อนเพื่อที่จะหาสมดุลความร้อนของระบบสำหรับอุณหภูมิทำงานที่ต้องการ
ขอบคุณข้อมูลและรูปภาพ
- หนังสือ คู่มือฉนวนความร้อน
- arcticexpressinsulation.com