ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вакуумно-порошковая теплоизоляция с экранированием излучения из "Тепловая изоляция в технике низких температур" Тепловое излучение является преобладающим при переносе тепла через вакуумно-порошковую изоляцию. Поэтому естественно, что повышение эффективности этого вида изоляции должно идти по пути уменьшения переноса тепла излучением. С этой целью было предложено [ИЗ, 130] добавлять к изоляционным порошкам металлические порошки. Реализация этой идеи привела к значительному прогрессу в теплоизоляционной технике. [c.116] Коэффициент лучевого давления ка (см. рис. 13) для полностью отражающих шаров начинает быстро уменьшаться при значениях л 1,1. При эффективной длине волн теплового излучения 14 мкм (температура теплой стенки 293° К) это соответствует диаметру шаров 4,9 мкм. Следовательно, диаметр металлических частиц не должен быть меньше 5 мкм. При х 1,3 коэффициент кд также постепенно уменьшается. Из формулы (90) следует, что коэффициент ослабления облака сферических частиц при постоянном коэффициенте лучевого давления одной частицы изменяется обратно пропорционально диаметру частиц, что приводит к дополнительному снижению у с увеличением диаметра. Таким образом, коэффициент ослабления облака металлических частиц достигает максимального значения при диаметре около 5 мкм и быстро уменьшается при изменении диаметра в любую сторону. [c.116] Лучших результатов можно достичь при использовании дискообразных частиц (чешуек). Зависимость коэффициента ослабления частицы от ее диаметра имеет в этом случае приблизительно такой же вид, как и для шаров. [c.116] Следовательно, при достаточно больших диаметрах чешуек, при которых ка становится постоянной величиной, Y не зависит от диаметра и определяется только толщиной чешуек. [c.117] Уменьшая б до 1 мкм и менее, можно при неизменном диаметре чешуек значительно увеличить у по сравнению со сферическими частицами такого же и даже меньшего диаметра. [c.117] Определение доли теплового потока, переносимой излучением, может быть произведено здесь, как и в других случаях, по температурной зависимости коэффициента теплопроводности. Экспериментальные точки хорошо ложатся (рис. 48) на прямые линии в координатах Я —(Г, 4- Т ) (Т + ). По мере повышения содержания металлического порошка наклон прямых уменьшается, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, возрастает. Он возрастает также при увеличении степени уплотнения смеси (линии 5 и 5 на рис. 48). Точки, соответствующие вычисленным по температурной зависимости значениям коэффициента ослабления излучения, нанесены на рис. 49. Опытные данные удовлетворительно могут быть представлены прямыми линиями, начинающимися на оси ординат в точке, соответствующей коэффициенту ослабления излучения для аэрогеля. Наклон прямой тем меньше, чем больше размер частиц порошка (рис. 49). [c.117] Коэффициент лучевого давления для одной частицы -может быть найден по наклону этих прямых. Толщину чешуек металлической пудры можно вычислить по величине их удельной поверхности, определяемой по площади покрытия воды пудрой (см, гл. VII). [c.117] Площадь покрытия воды, составила 197 м /кг для образца бронзовой пудры со средним диаметром частиц 10—15 мкм. Отсюда находим, что толщина частиц равна 0,60 мкм. Подставляя соответствующие значения для этой пудры в формулу (132), получим значение коэффициента лучевого давления кд = 1,47. Среднее значение параметра д составляет 2,8, соответствующая (см. рис. 13) величина 9 = 1,35 хорошо согласуется с вычисленной из опытных данных. [c.117] Как видно из рис. 50 [93], диаметр металлических чешуек в области меньше 100 мкм оказывает более существенное влияние на коэффициент теплопроводности смеси изоляционного и металлического порошков, чем это следует из формулы (132) и рис. 13. Это кажущееся противоречие можно объяснить уменьшением толщины частиц с уменьшением их диаметра, так как при помоле одновременно уменьшаются оба геометрических размера лепесткообразных частиц. [c.117] Влияние размеров на коэффициент теплопроводности чешуек для порошков, полученных помолом на шаровой мельнице, видно из табл. 17. [c.120] Бронзовая пудра БПЛ. . Бронзовая пудра БПП. . Бронзовая пудра БПФ. . [c.120] Смесь аэрогеля с бронзовой пудрой БПФ применяется при изготовлении резервуаров для сжиженных газов и по сравнению с чистым аэрогелем и перлитом дает возможность снизить в 3—4 раза величину потока тепла через слой изоляции одинаковой толщины. Недавно разработана технология изготовления пудры БПИ, позволяющей дополнительно уменьшить теплопроводность смеси с аэрогелем на 15—25%. [c.120] Наименьшие опубликованные значения коэффициента теплопроводности, полученные для смесей аэрогеля кремниевой кислоты и металлических порошков, составляют 0,2 мет (м-град) для смеси с 50% по весу ультратонкой алюминиевой пудры [93], 0,152 мет (м-град) для смеси с 607о по массе алюминиевой пудры (размер частиц от 5 до 10 мкм) и 0,182 мет (м-град) для смеси с 70% по весу медной пудры (размер частиц от 5 до 10 мкм) [130]. Фирма Линде (США) применяет в своих изделиях материал С5-5, представляющий собой смесь аэрогеля с 50% по весу медной пудры и имеющий коэффициент теплопроводности 0,31 мет (м-град). [c.120] Порошки, полученные другими -.способами, имеют частицы округлой формы. Как видно, из табл. 18, применение этих порошков для экранирования излучения- дает меньший эффект, несмотря на мелкие размеры частиц. Это происходит в результате неэкономичного использования металла в частицах округленной формы, представляющих собой экраны сравнительно большой толщины с мало развитой поверхностью. [c.120] Коэффициент лучевого давления для таких порошков следует вычислять по формуле (90). В качестве примера приведем результаты расчетов для смеси аэрогеля и медного порошка с размером частиц 2—3 мкм (см. рис. 49). [c.120] Вычисленное значение коэффициента давления кд = 0,43 соответствует (см. рис. 13) параметру х = 0,54, т. е. размеру частиц 2,4 мкм, что хорошо согласуется с результатами непосредственного измерения с помощью микроскопа. [c.121] Увеличение концентрации металлического порошка уменьшает перенос тепла излучением и одновременно увеличивает перенос тепла проводимостью. Поэтому смесь изоляционного и металлического порошков должна иметь оптимальную концентрацию, при которой достигается минимальное значение коэффициента теплопроводности. [c.121] Зависимости коэффициента теплопроводности от содержания порошка для смесей аэрогеля с металлическими пудрами приведены на рис. 51 и 52. Оптимальная концентрация металлического порошка обычно не превышает 120 кг/м или 60% но массе. [c.121] При повышенных концентрациях металлического порошка тепло переносится практически только проводимостью частиц металла. В этом случае коэффициент теплопроводности смеси должен быть приблизительно пропорциональным объемному содержанию металлического порошка. Указанное условие довольно хорошо выполняется на практике (рис. 51 и 52). [c.121] Вернуться к основной статье