عایق لوله چیست و انواع رایج آن چه هستند؟ — ساده و رایگان

لوله‌ها نقش اساسی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی بویژه در تاسیسات نفت و پتروشیمی ایفا می‌کنند. این لوله‌ها بخش‌های اصلی سازه‌های نیروگاهی مانند توربین‌ها و بویلرها را به یکدیگر متصل می‌کنند. به کمک این لوله‌ها است که جریان ماده و انرژی امکان‌پذیر می‌شود. برای این‌که چنین فرآیندهایی به درستی انجام بگیرند، مواد موجود در لوله‌ها باید در شرایط عملیاتی خود مانند دما، ویسکوزیته و فشار مناسب قرار بگیرند. به همین دلیل، علاوه بر نصب صحیح لوله‌ها، بهره‌گیری از عایق لوله نیز در دستیابی به این اهداف اهمیت بالایی دارد. در این مطلب به بررسی عایق لوله و نحوه نصب و انواع آن پرداخته می‌شود.

عایق لوله کاربرد مهم دیگری هم دارد و این است که افت حرارتی را به شکل موثری کاهش دهد تا تاسیسات برای مدت‌ها عملکرد و بازده مناسبی داشته باشند. در حقیقت، بهره‌گیری از عایق لوله تنها راهی است که بتوان بازده یک فرآیند طراحی‌شده را در طول مدت تعمیرات دوره‌ای تضمین کرد. عایق‌کاری مناسب لوله نقش مهمی در بازدهی مناسب فرآیند پایپینگ به عهده دارد. عایق‌کاری حرارتی لوله به دلایل مختلفی انجام می‌گیرد که در فهرست زیر به آن‌ها اشاره شده است.

• کاهش افت حرارتی و به دنبال آن کاهش هزینه
• کاهش انتشار گازهای دی‌اکسید کربن
• جلوگیری از یخ‌زدگی
• کنترل فرآیند از طریق حفظ دمای فرآیندها
• کاهش نویز (صدا)
• پیشگیری از میعان
• حفاظت از کارکنان در برابر حرارت بالا

عوامل موثر در انتخاب عایق لوله چیست؟

پیش از آن‌که بخواهید عایق لوله مناسب را از میان انواع عایق لوله انتخاب کنید باید با عوامل موثر در انتخاب عایق لوله آشنا باشید. دو عامل اساسی در انتخاب عایق، قطر لوله و ضخامت جداره عایق است.

به بیان ساده، هر سطحی که نسبت به محیط خود، داغ‌تر باشد، گرما از دست می‌دهد. این هدررفت گرما به عوامل مختلفی وابسته است اما دمای سطح و اندازه آن از جمله مهم‌ترین فاکتورها به شمار می‌آید. زمانی که عایقی را بر روی سطحی داغ قرار دهید، دمای سطح خارجی کاهش پیدا می‌کند. این مورد در لوله‌ها و عایق لوله نیز صدق می‌کند.

زمانی که دمای سطح، کمتر از محیط باشد نیز شرایط مشابهی رخ می‌دهد. در هر دو حالت، بخشی از انرژی هدر می‌رود. این هدررفت انرژی به طور معمول با استفاده از عایق‌های مناسب جبران می‌شود. در ادامه، عوامل موثر در انتخاب عایق لوله را توضیح می‌دهیم.

قطر لوله

قطر لوله در اندازه‌های مختلف و بر اساس سیستم SI یا سایر سیستم‌ها انتخاب می‌شود. برای نصب عایق لوله باید قطر خارجی (OD) لوله را در نظر گرفت. این مورد بویژه در مورد لوله‌های فولادی اهمیت بیشتری دارد زیرا اندازه OD در لوله‌های فولادی تفاوت زیادی با قطر داخلی (ID) این لوله‌ها دارد. به طور مثال، ممکن است لوله‌ای فولادی با قطر داخلی ۲۵ میلی‌متر، قطری خارجی برابر با ۳۴ میلی‌متر هم داشته باشد. البته این روش برای لوله‌های مسی کاربردی نخواهد داشت.

ضخامت جداره عایق

تمامی عایق‌های لوله موجود در بازار با ضخامت‌های متفاوتی عرضه می‌شوند. به عنوان یک قانون سرانگشتی، هرقدر ضخامت عایق بیشتر باشد، افت حرارتی کمتر و همچنین، محافظت از یخ‌زدگی بهتری خواهیم داشت.

حداقل ضخامت عایق لوله چقدر باید باشد؟

بر اساس یک قانون سرانگشتی، حداقل ضخامت جداره عایق لوله در فضای بیرونی باید برابر با ۱۹ میلی‌متر باشد.

انواع عایق لوله

حال که با اهمیت عایق لوله در تاسیسات صنعتی آشنا شدیم، در ادامه انواع عایق لوله و کاربردهای آن را بیان می‌کنیم.

فیلم آموزش بازرسی رنگ های صنعتی و انواع عایق ها در فرادرس

کلیک کنید

عایق فومی

از جمله عایق‌های ارزان‌قیمت می‌توان به عایق‌های فومی یا عایق‌های «فوم خاکستری» (Grey Foam) اشاره کرد. این عایق‌ها به طور معمول از فوم پلی‌اتن تشکیل شده‌اند. از عایق‌های فومی در لوله‌کشی‌ فضای داخلی یا لوله‌کشی ساختمان‌ها بهره می‌گیرند. این عایق‌ها در اندازه‌های مختلف عرضه می‌شوند.

عایق Class O

عایق‌های Class O، عایق‌هایی انعطاف‌پذیر و با جنس‌های الاستومری و «نیتریل رابر» (Nitrile Rubber) هستند. این عایق‌ها محافظت مناسبی را در برابر میعان ایجاد می‌کنند. همچنین، عایق مناسبی برای جلوگیری از هدررفت انرژی هستند. نصب این عایق‌ها بسیار ساده است و می‌توان در لوله‌کشی‌های مختلفی از جمله لوله‌کشی ساختمان و لوله‌کشی تهویه مطبوع از آن‌ها استفاده کرد. واژه Class O در حقیقت به استانداردهای مربوط به آتش‌سوزی اشاره دارد. این عایق‌ها به طور معمول در لوله‌های گرم تا دمای ۱۰۵ درجه سلسیوس کاربرد دارند.

برای دماهای بالاتر (تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد) از عایق‌هایی با جنس «EPDM» استفاده می‌شود. نکته قابل توجه در رابطه با این نوع از عایق‌ها این است که نمی‌توان از آن‌ها در فضاهای خارجی بهره برد. در صورت استفاده از چنین عایق‌هایی در فضای خارجی باید از پوشش‌های دیگری نیز استفاده کرد زیرا این عایق‌ها به راحتی بر اثر تابش اشعه فرابنفش خورشید دچار ترک و شکستگی می‌شوند.

عایق فوم رابر EPDM

این نوع از عایق‌ها بویژه در دماهای بالا و فضاهای خارجی مناسب هستند. عایق‌های رابر EPDM به طور معمول لایه‌ای ضد پرتو ماورابنفش دارند. این بدان معنی است که می‌توان از آن‌ها در فضاهای خارجی بدون پوشش دیگری استفاده کرد. به همین دلیل از این عایق‌ها در آبگرمکن‌های خورشیدی یا سایر سیستم‌های گرمایشی خورشیدی بهره می‌گیرند. همانطور که پیش‌تر هم ذکر شد، حداقل ضخامت پیشنهادی این عایق برای استفاده در فضاهای خارجی برابر با ۱۹ میلی‌متر است.

عایق فیبر معدنی یا پشم سنگ

عایق‌های پشم‌سنگ بیشتر در سیستم‌های گرمایشی و سیستم‌های تهویه مطبوع کاربرد دارد. عایق‌های فیبر معدنی تا دماهای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز مقاومت دارند. برخی از این عایق‌ها به همراه لایه‌ای فویل چسب‌دار عرضه می‌شود که نصب آن‌ها را ساده‌تر می‌کند. این نوع از عایق‌ها را می‌توان هم در فضاهای داخلی و هم در فضاهای خارجی مورد استفاده قرار داد. البته در صورت استفاده در فضاهای خارجی، لایه‌ای محافظ موسوم به پلی ایزوبوتیلن (PBI) باید در نظر گرفته شود.

عایق فنولیک یا فنولی

«فوم‌های عایق فنولی» (Phenolic Foam Insulation) از جمله عایق‌ها با بیشترین بازده انرژی هستند که در ضخامت‌های مختلف عرضه می‌شود. این عایق‌ها در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در زیر به آن‌ها اشاره شده است.

• سیستم‌های تهویه مطبوع صنعتی
• سیستم‌های گرمایشی
• صنایع پتروشیمی و دریایی

عایق‌های فنولی به طور معمول با پوششی از فویل عرضه می‌شوند. همچنین، از چنین عایق‌هایی برای پوشش سقف‌ها و دیوارها نیز استفاده می‌شود. بازه دمایی استفاده از این عایق‌ها بین منفی ۵۰ تا 120 درجه سانتی‌گراد ذکر می‌شود. همانند عایق‌های معدنی، این نوع از عایق‌ها نیز برای استفاده در فضای بیرونی نیازمند پوشش PBI هستند.

عایق الاستومری

عایق‌های الاستومری بر اساس استاندارد «ASTM» در سه درجه مختلف وجود دارد که در جدول زیر به آن‌ها اشاره شده است.

هر سه درجه از عایق‌های بالا انعطاف‌پذیر هستند و عایق‌های انبساطی سلول‌بسته و انعطاف‌پذیر به شمار می‌آیند. این نوع از عایق لوله به طور معمول بدون هیچ کندکننده (ریتاردر) بخار نصب می‌شوند. زمانی از ریتادرهای رطوبتی استفاده می‌شود که تاسیسات در محیطی با دمای بسیار پایین یا رطوبت بالا قرار داشته باشند. همچنین، در فضاهای خارجی برای جلوگیری از پرتو ماورا بنفش باید از پوشش‌های محافظ بهره برد.

عایق سلولار گلاس

عایق سلولار گلاس از نوعی شیشه بهره می‌گیرد که در اثر فرآوری، شکل و ساختاری مستحکم را بوجود می‌آورند. دمای عملیاتی این عایق‌ها بین ۲۳۲ تا ۴۲۶ درجه سانتی‌گراد است. عایق سلولار گلاس ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد که در زیر به آن‌ها اشاره شده است.

• غیرقابل اشتعال
• غیرقابل نفوذ
• مقاوم در برابر مواد شیمیایی

لوله های فیبر معدنی

عایق لوله فیبر معدنی به طور معمول پنج نوع را شامل می‌شود که در جدول زیر آورده شده است. این نوع عایق‌ها بیشتر در دمای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دسته بندی عایق ها

تا اینجا به خوبی با انواع عایق لوله آشنا شده‌ایم. اما به طور کلی، عایق‌ها از جمله عایق‌های لوله را می‌توان در دسته‌بندی‌های مختلفی قرار داد. به عبارت دیگر، گزینه‌های مختلفی را می‌توان برای عایق‌کاری در نظر گرفت که به طور عمده این گزینه‌ها بر اساس دمای عملیاتی انتخاب می‌شوند. از این‌رو، عایق‌های مکانیکی را می‌توان بر اساس دسته‌های زیر طبقه‌بندی کرد.

• عایق سلولار
• عایق گرانولی (گرانولار)
• عایق فیبری
• ورقه‌ای (فلیک)
• عایق رفلکتیو (بازتابنده)

عایق سلولار چیست؟

عایق سلولار یا سلولزی از دانه‌های مجزای سلولزی تشکیل شده است. این مواد سلولزی شامل شیشه یا فوم پلاستیکی همچون شیشه، فوم فنولیک یا نیتریل رابر است.

عایق گرانولی چیست؟

این نوع عایق شامل خرده‌هایی کوچک است و در میان آن‌ها حفرات و فضای خالی وجود دارد. چنین موادی را گاهی اوقات به عنوان «سلول باز» (Open Cell) نیز در نظر می‌گیرند چراکه گازها توانایی عبور از میان حفرات آن‌ها را دارند. از جمله عایق‌های گرانولی می‌توان به کلسیم سیلیکات و «پرلیت قالب‌گیری شده» (Molded Perlite) اشاره کرد.

عایق بازتابنده چیست؟

عایق‌های بازتابنده برای کاهش انتشار پرتوهایی با طول موج بلند در سطوح بکار می‌رود که این مورد سبب کاهش انتقال حرارت تابشی از سطح می‌شود.

عایق فیبری چیست؟

این عایق‌ها از فیبرهایی با قطر اندک تشکیل شده‌اند و به صورت طبیعی یا مصنوعی وجود دارند. این فیبرها به طور معمول به کمک چسب به یکدیگر چسبانده می‌شوند. فیبرهای طبیعی شامل شیشه، پشم‌سنگ، پشم سرباره و سیلیکا آلومینا است.

عایقه ورقه ای چیست؟

این عایق‌ها از ورقه‌ها یا ذارت کوچک تشکیل شده‌اند و ممکن است به کمک چسب به یکدیگر متصل شده باشند. «ورمیکولیت» (Vermiculite) و «میکا» (Mica) از جمله این عایق‌ها به شمار می‌آید.

انوع عایق لوله بر اساس کاربرد

عایق لوله دسته‌بندی دیگری را بر اساس کاربرد عایق شامل می‌شود که در زیر به آن اشاره شده است.

• عایق گرم
• عایق سرد
• عایق‌های حفاظت از اشخاص
• عایق صوتی (آکوستیک)

عایق گرم چیست؟

عایق گرم بر روی سطوح داغ لوله‌ها استفاده می‌شود. با این کار، از انتقال حرارت و جریان انرژی از سیال داخل لوله جلوگیری می‌کند. بنابراین، اصلی‌ترین هدف عایق گرم، حفظ گرما است. عایق‌های زیر را به عنوان عایق گرم می‌شناسند.

• پشم معدنی
• پشم شیشه
• کلسیم سیلیکات

عایق سرد چیست؟

عایق سرد نیز از انواع عایق لوله به شمار می‌آید که بر روی لوله‌کشی‌های سرد اعمال می‌شود. با این کار، از جذب حرارت فضای بیرونی جلوگیری می‌شود. در حقیقت هدف اصلی در عایق سرد، حفظ سرما و جلوگیری از میعان است. انواع عایق سرد در فهرست زیر آورده شده است.

• فوم پلی‌اورتان
• فوم انبساطی پرلیت
• فوم انبساطی پلی‌استایرن

عایق حفاظت از اشخاص

عایق حفاظت از اشخاص بمنظور پیشگیری از سوختگی کارکنان و افراد مختلف استفاده می‌شود. تمامی لوله‌کشی‌هایی که دمای سطح آن‌ها بیشتر از ۶۵ درجه سانتی‌گراد باشد از این نوع عایق بهره می‌برند. البته تاسیساتی که دسترسی به آن‌ها توسط کارکنان امکان‌پذیر نیست نیازی به عایق‌کاری ندارند. گاهی اوقات از توری‌های فلزی همانند تصویر زیر برای حفاظت از کارکنان بهره می‌گرند. پشم‌های معدنی نیز روش دیگری برای عایق‌کاری است.

به عنوان یک قانون کلی اگر سطحی در فاصله ۶۰۰ میلی‌متری از روبرو (افقی) و ۲۱۰۰ میلی‌متری عمودی قرار داشته و شخص به آن دسترسی داشته باشد،‌ آن ناحیه یا گذرگاه باید عایق‌کاری شود.

عایق لوله مسی کولر گازی

همانطور که لوله‌ها را باید از سرمای زمستان حفظ کرد، لوله‌های سیستم‌های تهویه مطبوع را باید در تابستان نیز عایق‌کاری کرد. عایق لوله‌های مسی یا سایر لوله‌های سیستم‌ها تهویه مطبوع انواع مختلفی دارند که از میان آن‌ها می‌توان به عایق‌های فایبرگلاس، فوم رابر و فوم پلی‌اتیلن اشاره کرد. بهترین نوع این عایق، فوم پلی‌اتیلن است. نصب این عایق‌ها نیز بسیار ساده است چرا که به طور معمول، لبه این عایق‌ها به یکدیگر می‌چسبند.

عایق صوتی

تمامی لوله‌کشی‌هایی که منبع صدا باشند به عنوان گزینه عایق‌کاری صوتی در نظر گرفته می‌‌شوند. هدف اصلی در این نوع عایق لوله کاهش لرزش‌ها تا محدوده‌ای قابل قبول است. حداقل ضخامتی که برای این نوع عایق لوله در نظر گرفته می‌شود برابر با ۷۵ میلیمتر است. مواد مختلف عایق صوتی لوله در فهرست زیر آورده شده است.

• فوم آکوستیک
• فایبرگلاس
• پشم سنگ
• وینیل (Mass Loaded Vinyl | MLV)

سیستم های عایق لوله

بخشی اصلی یک سیستم عایق را مواد عایق‌کننده آن نشان می‌دهند. سایر اجزای تشکیل‌دهنده عایق لوله در زیر آورده شده‌اند.

• پوشش محافظ
• ضد رطوبت (بخار)
• «کلادینگ» (Cladding) شامل ورق‌های فلزی
• «جداکننده» (Spacer) برای حفظ شکل کلادینگ
• استفاده از پرکننده‌‌ها برای پر کردن حفرات خالی

فرم های مختلف عایق لوله

عایق لوله در شکل‌های مختلفی ساخته و عرضه می‌شود. به این ترتیب می‌توان در کاربردهای مختلف از ‌آن‌ها بهره برد. نصب عایق‌ها نیز بر اساس شکل‌های ترکیبی مختلف، متفاوت خواهد بود. شکل‌های مختلف عایق لوله در ادامه آورده شده‌اند.

• تخته‌ها و ورق‌های سخت (سفت): عایق‌های سلولزی، گرانولی و فیبری در این شکل‌ها تولید می‌شوند.
• ورق‌های انعطاف‌پذیر: عایق‌های سلولزی و فیبری
• سیمانی: این عایق‌ها به کمک سیمان و عایق‌های فیبری و گرانولی ساخته می‌شوند.
• فوم: این عایق‌ها به شکل‌ها پودر و کف و برای پر کردن فضاهای خالی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اهمیت استفاده از عایق لوله

عایق‌کاری حرارتی در ذخیره انرژی و حذف دمای سیالات فرآیندی اهمیت بسیاری دارد. علاوه بر این، افزایش طول عمر و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری نیز در کنار ایمنی کارکنان، همگی عواملی هستند که اهمیت عایق‌کاری لوله را بیشتر می‌کنند. همانطور که در طول متن هم به آن اشاره شد، هدف اصلی عایق‌کاری، کنند کردن شار حرارتی است. این فرآیند از دو روش زیر انجام می‌شود.

فیلم آموزش آشنایی با عایق و انواع آن (رایگان) در فرادرس

کلیک کنید

دلایل اقتصادی برای عایق کاری

دلایل اقتصادی زیر را می‌توان برای عایق‌کاری بیان کرد:

• کاهش مصرف سوخت و به دنبال آن، کاهش هزینه‌های کل و روزانه
• کاهش ظرفیت مورد نیاز برای سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی از قبیل بویلرها و یخچال‌ها
• کاهش هزینه‌های اولیه

صخامت بهینه در عایق لوله

ضخامت عایق‌کاری که در آن، هزینه کلی یعنی هزینه انرژی و مواد عایق به کمترین میزان خود برسد، موسوم به ضخامت اقتصادی (بهینه) است. در نمودار زیر، هزینه کلی برای یک تاسیسات آورده شده است. برای پیدا کردن ضخامت بهینه، نمودارهای مشابهی رسم شده است.

نحوه نصب عایق لوله با جنس پشم سنگ

تا اینجا با انواع عایق لوله آشنا شده‌ایم. در ادامه قصد داریم نحوه نصب عایق لوله از جنس پشم سنگ را شرح دهیم. این مراحل به طور کامل و تصویری نشان داده شده‌اند.

مرحله اول: استفاده از تجهیزات ایمنی

در اولین مرحله از نصب عایق لوله باید پیش از هر کاری از تجهیزات ایمنی مانند دستکش، لباس، کفش، کلاه و عینک ایمنی کمک بگیرید.

مرحله دوم: تمیز کردن لوله

در مرحله بعدی باید سطح لوله را از هر گونه گرد و غبار و آلودگی پاک کنید.

مرحله سوم: عایق‌کاری زانویی‌ها و محل‌های خمیده

عایق‌کاری لوله باید از مسیرهای منحنی مانند زانویی‌ها آغاز شود. شکل کلی این عایق‌ها باید از پیش تعیین شده باشد. به طور معمول، در این بخش از قطاع‌های مختلف و بر اساس اندازه زانویی بهره می‌گیرند. عایق‌کاری از پایین به بالا مرحله به مرحله انجام می‌شود. این عایق‌ها به طور معمول به کمک سیم‌های گالوانیزه یا فولادی، بسته می‌شوند.

زمانی که لوله‌های افقی عایق‌کاری می‌شوند، بخش باز عایق باید در پایین لوله (ساعت ۶) قرار بگیرد.

مرحله چهارم:‌ علامت‌گذاری عایق

در این مرحله هر ۳۰ سانتی‌متر از عایق را علامت‌گذاری می‌کنیم. البته ابتدا و انتهای عایق که زانویی متصل است، به میزان ۱۰ سانتی‌متر علامت‌گذاری می‌شود تا در مراحل بعدی، به وسیله سیم یا بست‌های مختلف در جای خود بسته شود.

مرحله پنجم:‌ پر کردن فضاهای خالی

بخش‌هایی از عایق لوله که شامل فضای خالی هستند را به کمک پشم‌سنگ نرم پر می‌کنند.

مرحله ششم: کلادینگ

برای جلوگیری از تاثیر تغییرات آب و هوایی بر روی عایق، از نوعی پوشش موسوم به «کلادینگ» (Cladding) بهره می‌گیرند. البته استفاده از کلادینگ مزایای دیگری هم دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به محافظت در برابر پاشش سیالات خورنده و تحمل وزن اشاره کرد.

برای نصب کلادینگ باید همپوشانی به میزان 70 میلیمتر داشته باشیم. یعنی کلادینگ علاوه بر این‌که کل لوله را پوشش دهد باید ۷۰ میلیمتر هم روی لایه زیرین خود قرار بگیرد. برای بستن کلادینگ هم از پیچ‌ بهره می‌گیرند که استفاده از پیچ‌های آلومینیومی پیشنهاد نمی‌شود.

پیش از بستن پیچ‌ها حتما باید به کمک ابزار مناسب کلادینگ را در جای خود مستحکم کرد. بعد از بستن کلادینگ در حالت افقی، به بستن کلادینگ بر روی زانویی پردخته می‌شود.

مرحله هفتم: آب بندی درزها

تمامی درزهای ایجاد شده بر روی کلادینگ باید به کمک چسب سیلیکون یا همان چسب آکواریوم آب‌بندی شوند.

معرفی فیلم آموزش بازرسی رنگ های صنعتی و انواع عایق ها

همانطور که گفته شد از عایق‌ها به عنوان روشی برای جلوگیری از هدررفت گرما استفاده می‌شود. از این‌رو، آشنایی با انواع عایق‌ها و نحوه انتخاب آن‌ها اهمیت بالایی دارد. به همین دلیل، «فرادرس» آموزشی ۷ ساعت ۴۶ دقیقه‌ای را در قالب ۹ درس تدوین کرده است که درس آخر آن به طور ویژه به انواع عایق‌ها اختصاص دارد. در سایر دروس نیز به اجزای مختلف رنگ‌ها و پوشش‌ها پرداخته می‌شود. علاوه بر این، انواع خوردگی فلزات و روش‌های پیشگیری از آن نیز بیان می‌شود.

فیلم آموزش بازرسی رنگ های صنعتی و انواع عایق ها در فرادرس

کلیک کنید

نحوه محاسبه ضخامت عایق لوله

با عبور سیال از میان لوله، بین محیط اطراف و سیال، انتقال حرارت بوجود می‌آید و سیال گرما از دست می‌دهد. اگر دمای لوله کمتر از دمای محیط باشد، سیال از محیط گرما جذب می‌کند. تمامی گرمای منتقل شده (Q) از لوله به عوامل زیر بستگی دارد:

• $$N$$: طول لوله
• $$T_p$$: دمای عملیاتی سیال داخل لوله
• $$T_i$$: دمای بیشینه خارج از سطح عایق (به طور معمول ۵۰ درجه سانتی‌گراد)
• $$R_p$$: شعاع لوله
• $$R_i$$: شعاع عایق
• $$k$$: هدایت حرارتی ماده عایق

رابطه «حالت پایدار» (Steady State) برای انتقال حرارت از میان ماده عایق اطراف لوله در زیر آورده شده است.

$$\mathrm{Q}=2 \pi \mathrm{kN} \frac{(\mathrm{Tp}-\mathrm{Ti})}{\ln (\mathrm{Ri} / \mathrm{Rp})}$$

مثال محاسبه ضخامت عایق لوله

فرض کنید لوله‌ای با قطر ۱۲ اینچ داشته باشیم. درون این لوله،‌ نفت گرم در دمای ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد جریان دارد. دمای بیشینه در دیواره خارجی عایق برابر با ۵۰ درجه سانتی‌گراد است. بیشترین میزان مجاز هدررفت انرژی به ازای هر متر لوله برابر با ۸۰ وات است. عایق مورد استفاده، پشم شیشه معدنی با هدایت حرارتی برابر با $$0.035W/m.K.$$ است. میزان صخامت مورد نیاز برای عایق لوله را محاسبه کنید.

در رابطه بالا، «Q» کل حرارت منتقل شده و «N»، طول لوله است. بنابراین، «Q/N» برابر با بیشترین میزان مجاز هدررفت در هر متر و برابر با ۸۰ وات است.

قطر لوله ۱۲ اینچ و بنابراین شعاع آن برابر با ۶ اینچ خواهد بود. با تبدیل واحد اینچ به متر، شعاع مورد نظر برابر با 0/1254 متر خواهد بود. در نتیجه خواهیم داشت:

$$\begin{aligned}
&80=2 \pi \times 0.035 \times(200-50) \div \ln (\mathrm{Ri} / 0.1524) \\
&\operatorname{In}(\mathrm{Ri} / 0.1524)=2 \pi \times 0.035 \times(200-50) / 80=0.4123
\end{aligned}$$

بنابراین، ضخامت عایق به صورت زیر محاسبه می‌شود:‌

$$\mathrm{Ri}-\mathrm{Rp}=0.2302-0.1524=0.0777$$

در نتیجه، ضخامت مورد نیاز برابر با ۷۷/۷ میلی‌متر خواهد بود.