Sobre los aerogeles, esto es lo que quieres saber
¿Qué es un aerogel?
El aerogel es un material poroso continuo tridimensional compuesto por poros de tamaño nanométrico y una nanoestructura. Su estructura única le otorga propiedades incomparables en comparación con los materiales convencionales, siendo la más notable una conductividad térmica extremadamente baja.
Tamaño de poro del aerogel (20-50 nm)
Microestructura del aerogel
Conductividad térmica de diferentes materiales aislantes
Principio de aislamiento del aerogel
“Efecto de ”camino de longitud infinita":
La estructura de malla del aerogel extiende infinitamente el camino de conducción de calor, dificultando que el calor se conduzca en la interfaz gas-sólido.
“Efecto de ”convección cero":
El tamaño de poro del aerogel (20-50nm) es menor que el camino libre medio del aire (70nm), lo que impide que el aire interno fluya libremente.
“Efecto de ”Barrera Térmica Infinita":
La estructura de red del aerogel crea un “efecto de barrera térmica infinita”, proporcionando protección contra la radiación térmica.
Materiales Compuestos de Aerogel
Al combinar aerogel de tamaño nanométrico con materiales base como fibra de vidrio, fibra cerámica, etc., el excelente rendimiento del aerogel se integra perfectamente con sustratos flexibles. Esto maximiza las propiedades de ligereza y aislamiento del aerogel, a la vez que le confiere flexibilidad y tenacidad. Posee características adicionales como vida útil ultralarga, rendimiento de aislamiento superior, alta resistencia al fuego y propiedades mecánicas excepcionales, aplicándose ampliamente en campos como aeroespacial, redes de energía térmica, petroquímica, vehículos de nueva energía, tránsito ferroviario, electrónica de consumo, textiles y más.
Ejemplo de Aplicación
Para el aislamiento de tuberías y equipos industriales, en comparación con las soluciones tradicionales de algodón aislante, el aerogel ofrece características de seguridad, respeto al medio ambiente, eficiencia energética y alta efectividad.
Tomando como ejemplo una tubería industrial de vapor de temperatura media-alta, instalada en superficie elevada con temperatura de vapor de 465°C, presión de 5.3Mpa, caudal de 60t/h y diámetro DN250. El aislamiento original era de 150mm de silicato de aluminio. La comparación del efecto de aislamiento con la manta aislante de aerogel es la siguiente:
Tomando como ejemplo una tubería industrial de vapor de temperatura media-alta, instalada en superficie elevada con temperatura de vapor de 465°C, presión de 5.3Mpa, caudal de 60t/h y diámetro DN250. El aislamiento original era de 150mm de silicato de aluminio. La comparación del efecto de aislamiento con la manta aislante de aerogel es la siguiente:
En comparación con la pérdida térmica con 150mm de silicato de aluminio, la tasa de ahorro energético utilizando la solución de aerogel puede superar el 40%.
En el cálculo comparativo de los dos esquemas, en relación con el esquema de silicato de aluminio, calculado por kilómetro de longitud de tubería, el ahorro energético anual y los beneficios del esquema de aerogel son los siguientes:
*Calculado basado en una operación constante de 8000h, con un precio de calor de 70 RMB/GJ.
Debido a su larga vida útil y alta eficiencia, los materiales de aerogel pueden crear un mayor valor económico para los clientes durante un período de tiempo más largo. Calculado según la vida útil efectiva del silicato de aluminio de 3 años y la vida útil efectiva de la manta de aerogel de 15 años: en 15 años, el uso de manta aislante de aerogel reduce el número de instalaciones en 4 en comparación con el uso de mantas de silicato de aluminio. La inversión total en mantas aislantes de aerogel es aproximadamente un 55% menor que la de los materiales tradicionales. Esto resulta en un ahorro anual promedio de 91,770 RMB en costos de material y construcción. Usar manta de aerogel en lugar de silicato de aluminio produce una ganancia anual de 362,150 yuanes, y la inversión adicional en el uso de manta de aerogel puede recuperarse en 1.7 años. Durante la vida útil de los materiales de aerogel (15 años en este ejemplo), el uso de materiales aislantes de aerogel en tuberías puede acumular aproximadamente 4.81659 millones de RMB (362,150 RMB * 13.3 años ≈ 4.81659 millones de RMB) en beneficios económicos adicionales para los usuarios.
Considerando todo el ciclo de vida de los materiales de aerogel, la solución de aerogel reduce el número de ciclos de mantenimiento y reemplazo en comparación con las soluciones tradicionales de algodón aislante, reduciendo así los costos operativos y de mantenimiento del aislamiento de tuberías. Además, logra ahorros de energía, creando mayores beneficios económicos para los clientes y reduciendo significativamente los costos de gestión operativa para las empresas.
Además, debido a las propiedades únicas de hidrofobicidad y transpirabilidad de los materiales de aerogel, maximiza la prevención de la corrosión bajo aislamiento (CUI).
Las mantas aislantes de aerogel son los materiales aislantes más ideales para el aislamiento de tuberías industriales, aislamiento de tanques, protección contra incendios y aislamiento automotriz, y aislamiento de edificios, entre otros campos.
Aerogel de sílice: la base comercial
El aerogel de sílice, basado en SiO2, es la base comercial para casi todos los productos de aerogel térmico aquí. Su red nanoporosa proporciona las propiedades anteriores a un costo viable.
Estructura del nano aerogel
El término nano aerogel se refiere a esa red de poros inferior a 70 nm. Es la estructura, no un material separado, y es lo que alarga la trayectoria del calor y bloquea la convección.
Conductividad térmica del aerogel de un vistazo
Para los especificadores, la conductividad térmica del aerogel de 0,019 a 0,021 W por m K a 25 C es la cifra principal para comparar con la lana mineral o la espuma.
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