Evaluation of thermal insulation performance of perlite expanded particles

• Published in: The Iraqi journal for mechanical and materials engineering. Vol. 21; no. 3; pp. 183 - 196
• Main Authors: Yahya, Hadir Mahmud, Ammuri, Karimah Ismail
• Format: Journal Article
• Language: Arabic; English
• Published: Babylon, Iraq University of Babylon, College of Engineering 29-09-2021
• Subjects: الرماد البركاني; العزل الحراري; درجات الحرارة; غاز النفط المسال
• DOI: 10.32852/iqjfmme.v21i3.560
• EISSN: 2313-3783
• ISSN: 2076-1819; 1819-2076

الهدف من هذا العمل هو اختبار فعالية العزل الحراري لمادة جديدة مكونة من جسيمات البيرلايت شبه الكروية المنتفخة لخزانات غاز البترول المسال. استخدم في هذا العمل خمس عينات مختلفة من الجسيمات شبه الكروية بقطر)٦٨,8 ، 90.4 ، 300.5 ، 1211000 ، 1861000 ) نانومتر كمواد عزل حراري جديدة. لمحاكاة جدار خزان غاز البترول المسال ، تم طلاء صفيحة من الصلب غير القابل للصدأ مأخوذة من جدار الخزان ذات سمك ) ٣ ملم( بهذه المادة بعد مزجها بطلاء الخزانات التقليدي و عرضت لمسخن لوحي مسطح. تم تسليط هذه اللوحة لفيض حراري مقداره )٦٥٠ ، ١٢٦٠ واط / م 2 (. تشير النتائج إلى أنه زيادة حجم جسيمات البيرلايت الم نتفخة يزيد من الفرق في درجات الحرارة على جانبي طبقة العزل. تعطي أنواع المواد العازلة ) I و II و III ( فرقا في درجة الحرارة على جانبي طبقة العزل لا تتجاوز ١٨ ەم لكونها ذات قطر صغير وخالية من فجوات الهواء التي تمكنها من تقليل أو تأخير نقل الحرارة. النوع الرابع والخامس من المواد العازلة الحبيبية يعطى فرقا" في درجة الحرارة على جانبي طبقة العزل إلى 20 ەمو ٢٥ ەم على التوالي . تم الحصول على أقل موصلية حرارية لحجم حبيبات البيرلايت الكبيرة ) ٠.٢٥ واط / م.ەم( في حين كانت للحجم الصغير ( ٠.٤٢ واط / م .ەم(. اظهرت النتائج السابقة ان الموصلية الحرارية لمادة حبيبات السليكا اقل من )0.4 واط / م.ەم( لطبقة عزل ذات سمك 50 ملم بينما كانت للوح سيقان القطن المكبوسة ذو سمك 25 ملم تتراوح بين ) 0.0585 الى 0.0815 واط / م.ەم( . الموصلية الحرارية للوح الياف جوز الهند والياف قصب السكر ذو سمك 25 ملم كانت )0.046 و 0.68 واط / م.ەم(. لذا فان استخدام جسيمات البيرلايت المنتفخة في العزل الحراري ذو فعالية عالية وخفيف الوزن لكون سمك المادة المستخدمة في العمل الحالي لم يزد على 2 ملم
The aim of this work is to test the effectiveness of new thermal insulation material formed from semi-spherical Perlite expanded particles for liquefied petroleum gas (LPG) tanks. Five different samples of semi-spherical particles of (68.8, 90.4, 300.5, 1211000, 1861000) *10-9 m diameter are used as a new thermal insulating material in this work. To simulate the LPG tank wall, a stainless-steel plate of a thickness (3mm) is coated with this material and subjected to a resistive type flat plate heater. The thermal insulation coating thickness was (0.5mm to 2mm). This plate is subjected to different power loads namely (650, 1260 W/m2). Results show that increasing the insulation expanded particle size increases the difference in temperatures on both sides of the insulation layer. The first three sizes of the insulation material reported a temperature difference at both sides of the coating layer is about 18 oC, while that for the fourth and fifth size are 20 oC and 25 oC respectively since larger expanded particles size has higher air content that enables them to reduce and delay heat transfer. The thermal conductivity of coated thermal insulation with large Perlite particle size is (0.25 W/m. K), while that for small size is (0.42 W/m. K). The previously reported thermal conductivity for Silica granules is less than 0.4 W/(m. K)for insulation thickness of (50 mm), while that for binderless cotton stalk fiberboard (BCSF) is ranged from 0.0585 to 0.0815 W/m K for board thickness 25mm. The indicated thermal conductivity for coconut husk and bagasse insulation boards is 0.046 and 0.068 W/mK for board thickness 25mm. So utilizing Perlite expanded particles as an insulation material is superior since it is a slim layer not exceeded 2 mm.