У криогеним системима за пренос, почетни трошкови куповине су само један део једначине. За кратке и једноставне инсталације, конвенционална изолација и даље може бити практично решење. Међутим, у континуираном индустријском раду, посебно за рад са течним природним гасом (LNG), течним азотом, аргоном или водоником, оперативни губици и захтеви за одржавање обично постају важнији од оригиналне цене опреме.

На основу теренских примена које смо видели током година, вакуумски изоловани системи генерално враћају већу почетну инвестицију у року од отприлике 1,5 до 2 године, у зависности од услова рада, вредности производа и дужине цеви.

Зашто се перформансе конвенционалне изолације мењају током времена

Конвенционални криогени изолациони материјали као што су полиуретанска пена, ћелијско стакло или перлит могу да обезбеде прихватљиве термичке перформансе када су нови. Типична топлотна проводљивост је често у распону од 0,015–0,030 W/m·K под идеалним условима.

Изазов је што криогени системи ретко раде под идеалним условима током дужег периода.

У влажним срединама, продор влаге је тешко потпуно избећи. Перлит се може временом слегнути, а пенаста изолација може патити од старења, компресије или механичких оштећења током рада и одржавања. У неким применама, термичке перформансе се значајно погоршавају након неколико година употребе.

Код преносних водова за течни азот или течни природни гас (LNG), чак и релативно мало повећање цурења топлоте може приметно повећати стварање паре. На великим удаљеностима преноса, ово директно утиче на губитак производа и ефикасност система.

Одржавање је још један фактор који се понекад потцењује током фазе набавке. Када се изолација засити или оштети, поправке су често радно интензивне, посебно код спољних инсталација или цевних носача у оперативним објектима.

Предности термичких перформанси вакуумске изолације

Вакуумски изоловане цевиради на другачијем принципу. Вакуумирањем прстенастог простора до високог нивоа вакуума, гасна проводљивост и конвекција се смањују на веома ниске нивое. Зрачење постаје примарни преостали механизам преноса топлоте, који је минимизиран вишеслојним дизајном изолације.

У стабилним вакуумским условима, ефективна топлотна проводљивост обично може остати у опсегу од приближно 0,0005–0,002 W/m·K, у зависности од конфигурације система и радне температуре.

У пракси, ово смањење цурења топлоте може имати мерљив утицај на губитке услед кључања. На пример, у једној индустријској примени гаса која укључује пренос течног аргона, кључање је значајно смањено након замене конвенционалних изолованих цеви вакуумски изолованим системом. Тачне уштеде, наравно, зависе од брзине протока, радног циклуса, услова околине и удаљености преноса.

Дугорочна стабилност вакуума је важна

Једна важна ствар која се често занемарује јесте да сам квалитет вакуума мора остати стабилан током времена.

Статични вакуумски системи могу постепено искусити смањење перформанси због испуштања гасова, продирања заптивача или малих стопа цурења акумулираних током многих година рада. Ефекат је обично спор, али у дугорочном континуираном сервису постаје релевантан.

Да бисмо решили овај проблем, наш систем може бити опремљен саДинамички систем вакуум пумпе, који периодично уклања некондензоване гасове из прстенастог простора и помаже у одржавању перформанси вакуума током рада.

Овај приступ је посебно користан за велику инфраструктуру за течни природни гас (LNG), полупроводничка постројења и примене са континуираним радним циклусима где је дугорочна термичка стабилност критична.

У једном постројењу за производњу полупроводника у Азији, ниво вакуума је остао испод 5×10⁻⁵ mbar након неколико година рада са периодичним одржавањем вакуума. Под сличним условима рада, неки конвенционални статички вакуумски системи могу на крају захтевати поновно вакуумирање у фабрици.

Компоненте изван саме цеви

Перформансе криогеног система за пренос нису одређене само равним делом цеви.

Вентили, флексибилни спојеви, фазни сепаратори и друге компоненте такође могу постати значајни извори продора топлоте ако нису правилно изоловане.

На пример, конвенционални криогени вентили могу створити локализоване топлотне мостове.Вакуумски обложени вентилдизајни помажу у значајном смањењу овог ефекта и побољшању укупне термичке ефикасности система.

Фазни сепараторитакође су важни у применама где формирање паре утиче на стабилност низводне опреме. У системима водоника и течног природног гаса, одржавање стабилне испоруке течности може помоћи у смањењу оперативних флуктуација и продужити интервале одржавања осетљивих компоненти.

У дистрибуираним индустријским гасним системима, флексибилна вакуумски изолована црева у комбинацији са малимвакуумски изоловани резервоари за складиштењетакође може поједноставити инсталацију у поређењу са потпуно крутим распоредом цеви, посебно тамо где су у питању ограничења простора или кретање опреме.

Пример из влажне инсталације за течни природни гас (LNG)

Пројекат у југоисточној Азији укључивао је цеви за пренос течног природног гаса (LNG) постављене у близини утоварних рампи за камионе у приобалном окружењу са високом влажношћу. Оригинални систем је користио цеви изоловане пеном.

Временом је поновљено излагање влази узроковало деградацију изолације и сталне радове на одржавању. Према речима оператера, замена изолације и пратећи рад представљали су значајан стални трошак током рада постројења.

Систем је касније надограђен на вакуумски изоловане цеви и флексибилне вакуумски изоловане склопове црева повезане са централизованим системом за одржавање вакуума.

Након надоградње, захтеви за одржавање везани за изолацију су знатно смањени, а континуитет рада је побољшан. Иако је вакуумски изоловани систем захтевао већа почетна улагања, оператер је проценио да су дугорочни трошкови рада и одржавања били знатно нижи током пројектованог периода рада.

Процена укупних трошкова уместо само куповне цене

За тимове за набавку, процена само трошкова опреме од првог дана понекад може дати непотпуну слику укупне економије система.

У многим континуираним криогеним применама, кумулативно цурење топлоте током година рада има директан утицај на енергију и трошкове производа. Разлика постаје видљивија како се повећавају удаљеност преноса и број радних сати.

Наши системи су пројектовани у складу са захтевима ASME B31.3 и EN 13458.Вакуумски изолована цевСекције су доступне у конфигурацијама од нерђајућег челика 304 и 316L, са компензацијом ширења дизајнираном за поновљене термичке циклусе.Флексибилно цревоСклопови се такође могу конфигурисати за примене са вишим радним притиском у зависности од захтева пројекта.

Стварни учинак и повраћај инвестиције варираће од пројекта до пројекта, због чега би термичка анализа идеално требало да буде заснована на стварним условима рада, а не на поједностављеним претпоставкама.

Када конвенционална изолација може и даље бити погодна

Конвенционална изолација је и даље разумна опција у одређеним ситуацијама.

За веома кратке цевоводе, привремене инсталације или повремени рад са ниским годишњим коришћењем, додатни трошкови вакуумске изолације не морају увек бити економски оправдани.

Међутим, за сталну инфраструктуру са континуираним или криогеним радом високог оптерећења, вакуумски изоловани системи су често повољнији када се процењују током целог оперативног животног циклуса.