ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Области применения низких темпераОбщие сведения из "Получение и использование низких температур " Конечно, полностью откачать газ из изоляционного пространства, т. е. создать абсолютный вакуум, невозможно, да это, как мы увидим ниже, и не требуется. В ряде случаев оказывается вполне достаточным понизить давление в изоляционном (пространстве до 5—1 Па, чтобы существенно улучшить изоляционные качества волокнистых и порошковых материалов. При таких значениях остаточного давления конвекция практически полностью исключается существенно уменьшается и теплопроводность оставшегося газа, при пониженном давлении газовой среды увеличивается такж е сопротивление тепловому потоку и в- местах контакта соответственно волокон или зерен изоляционного материала. Это приводит к уменьшению количества теплоты, проходящего непосредственно по скелету изоляции. [c.74] Увеличение контактного сопротивления проявляется так, как будто уменьшается теплопроводность вещества скелета изоляционного материала. В действительности же теплопроводность этого вещества остается практически неизменной, а снижается тепловой поток при прочих равных условиях только вследствие возросшего контактного сопротивления. [c.74] Таким образом, при вакуумировании изоляционного пространства теплопроводность изоляции понижается вследствие уменьшения переноса теплоты через газовые зазоры, находящиеся как между волокнами или зернами, так и в зоне их контакта. [c.74] Для снижения теплопритока излучением в порошковую вакуумную изоляцию добавляют обычно бронзовую или алюминиевую пудру в количестве до 50% по объему. [c.74] В вакуумной среде улучшаются также изоляционные свойства и ячеистых материалов. Их теплопроводность снижается вследствие уменьшения передачи теплоти через газовую среду, находящуюся в порах. Однако откачать газ из замкнутых пор ячеистой изоляции — задача весьма трудная. Поэтому в сочетании с вакуумоЯ ячеистая изоляция используется редко. [c.74] Исторически получилось так, что вакуум начал использоваться не в связи с попытками улучшения изоляционных свойств слоистых или порошковых материалов, а как самостоятельный вид изоляции. [c.75] Впервые изоляционные свойства вакуума были использованы в 1874 г. английским физиком Дж. Дьюаром при создании тепловой изоляции калориметра. [c.75] Из (48) следует, что Сл прямо пропорциональна Е. Приведенный коэффициент теплового излучения в общем случае зависит от коэффициента излучения материала стенок, формы сосуда, типа лучистого отражения. Определяющей величиной в этой зависимости является коэффициент теплового излучения е материала стенок. [c.76] В табл. 6 приведены значения коэффициента теплового излучения для некоторых материалов. [c.76] Как видно из таблицы, коэффициент теплового излучения е существенно зависит от материала. Это обстоятельство и было учтено в первую очередь Дьюаром. Он предложил посеребрить поверхности стенок, обращенные в вакуумное пространство. Таким образом ему удалось уменьшить коэффициент теплового излучения стенок примерно в 25 раз и соответственно понизить теплоприток излучением примерно в 5 раз. [c.76] С развитием криогенной техники, широким использованием жидких водорода и гелия изоляционные свойства только высокого вакуума перестали удовлетворять возросшим требованиям, предъявляемым к качеству изоляции. [c.77] Из-за малых теплот парообразования водорода и особенно гелия и низких температур этих жидкостей теплоприток излучением приводит все же к значительным их потерям в результате испарения. В связи с этим Появилась идея размеш,ать экраны в ысоковакуумном изоляционном пространстве металлических сосудов Дьюара. [c.77] Охлаждение экрана осуществляют посторонним криоагентом или паром хранимой жидкости. В криогенных рефрижераторах и ожижителях для охлаждения экранов иногда используют часть потока рабочего вещества при соответствующей температуре. [c.78] Экранирование холодных стенок позволило резко уменьшить теплоприток излучением. Так, установка одного охлаждаемого жидким азотом экрана в сосудах для хранения жидких водорода и гелия уменьшает теплоприток излучением в 150—200 раз [13]. В случае установки одного неохлаждаемого (пассивного) экрана с тем же коэффищ1ентом теплового излучения, что и стенки сосуда, теплоприток излучением уменьшается вдвое, при установке п экранов — соответственно в .+ 1 раз. [c.78] Использование неохлаждаемых экранов имеет свои преимущества, так как отпадает необходимость в устройстве системы их охлаждения. -Однако для эффективного экранирования требуется установка многих экранов. [c.78] В последнее время сотрудниками Физико-технического института низких температур АН УССР разработана ЭВТИ, значительно облегчающая процессе откачки и достижения более высокого вакуума. Этого удалось достигнуть благодаря разработке ЭВТИ с чрезвычайно мелкими отверстиями в экранах, проницаемыми для газа и практически непроницаемыми для излучения. Такая перфорация экранов дает возмоя ность существенно понизить давление остаточного газа в изоляции и тем самым уменьшить ее эффективный коэффициент теплопроводности. [c.79] Вакуумно-многослойная изоляция является наиболее эффективной из всех известных типов. Ее целесообразно применять всегда, когда требуется уменьшить теплоприток до минимально возможных значений. [c.80] Вместе с тем должны учитываться и экономические аспекты использования изоляции. Так, например, при замене вакуумно-порошковой изоляции на вакуумно-многослойную испаряемость жидкого кислорода в сосуде вместимостью 100 м можно уменьшить в 10 раз. Но стоимость изоляции при этом возрастает настолько, что потребуется значительное время, чтобы окупить дополнительные затраты [9]. Очевидно, по мере дальнейшего совершенствования вакуумно-многослойной изоляции, отработки технологии как ее производства, так и нанесения изоляционного слоя на сосуд сроки окупаемости могут несколько уменьшиться, но будут все же большими. [c.80] Вернуться к основной статье