Аэрогель теплопроводность

Наилучшие результаты достигнуты для смесей аэрогеля с металлическими порошками. Однако эффективная заш,ита от теплового излучения может быть достигнута и при добавлении порошков, поглош,аюш,их излучение. Так, смеси мелкодисперсных порошков двуокиси кремния и углерода в виде угольной пыли или газовой сажи имеют теплопроводность (2,5—6,0)-10 4 ккал м-ч- град [119]. [c.116]

Рис. 40. Зависимость кажущегося коэффициента теплопроводности смесей аэрогеля с металлическими порошками от их концентрации (граничные температуры 290 и 90 °К)

Большое значение имеет влажность изоляции при увеличении влажности возрастает теплопроводность. Скорость увлажнения материала тем меньше, чем тоньше его поры, поэтому в условиях эксплуатации аэрогель увлажняется медленнее, чем другие материалы, несмотря на его высокую гигроскопичность. [c.53]

После ремонта или технического освидетельствования резервуаров восстанавливают тепловую изоляцию. Как известно, наиболее широкое распространение получила порошковая изоляция, содержащая аэрогель, кремнегель или перлит. Эти материалы имеют низкий коэффициент теплопроводности при атмосферном давлении и особенно в условиях вакуума. Порошкообразные материалы со временем дают некоторую усадку в межстенном пространстве, причем усадка возрастает при перевозках, а также при создании вакуумно-порошковой изоляции. При уплотнении порошка в межстенном изоляционном пространстве образуются пустоты, что ухудшает эксплуатационные свойства тепловой изоляции (увеличивается теплопередача). Поэтому изоляционное пространство следует заполнять порошком так, чтобы оно было полностью заполнено и при вакуумировании и эксплуатации достигалась минимальная усадка порошка. Рекомендуется производить засыпку под вакуумом либо с применением вибрации. [c.146]

Наилучшие результаты по исследованию порошковой изоляции достигнуты для смесей аэрогеля о металлическими порошками. Однако эффективная защита изоляции от теплового излучения может быть достигнута и при добавлении порошков, поглощающих излучение. Например, коэффициент теплопроводности смеси мелкодисперсных порошков диоксида кремния с углеродом в виде угольной пыли или газовой сажи составляет (2,9-7,0) 10 Вт/(см К) [7]. [c.142]

Основным требованием к теплоизоляции, применяемой в криогенной технике, является, как это ясно из изложенного, минимальная величина коэффициента теплопроводности. Коэффициент теплопроводности некоторых изоляционных материалов, применяемых при низких температурах, лишь в 1,5—2 раза больше теплопроводности спокойного воздуха, а аэрогель кремниевой кислоты имеет даже более низкий, чем у воздуха коэффициент теплопроводности. [c.5]

Сложнее обстоит дело в случае зернистых материалов, у которых зерна представляют собой агрегаты, состоящие из отдельных частичек (аэрогель кремниевой кислоты). При понижении давления коэффициент теплопроводности зерен у таких материалов может уменьшаться быстрее, чем теплопроводность газа, заполняющего пустоты между зернами. [c.27]

Позднее перешли на новую технологию получения аэрогеля, отличающуюся тем, что спирт удаляется из геля непрерывным способом в теплообменниках. Получаемый по этой технологии аэрогель марки Н (МРТУ 6-02-265-63) имеет плотность 20— 40 кг м и коэффициент теплопроводности 0,019—0,020 вт1 м X X град) при температуре 190° К- [c.70]

Возможны и другие способы получения аэрогеля, не связанные с применением автоклава, работающего под давлением. Предложено удалять воду из гидрогеля вакуумированием его. Разработан способ, состоящий в обезвоживании гидрогеля нагреванием его с жидкостью, обладающей малым поверхностным натяжением, с последующим прокаливанием полученного геля. Оба эти способа дают аэрогель с несколько более высокими значениями плотности и теплопроводности. [c.70]

Некоторые материалы по теплопроводности приближаются к воздуху, а аэрогель кремниевой кислоты имеет даже более низкий коэффициент теплопроводности в сравнении с воздухом. Аэрогель имеет также меньшую, чем у воздуха и наименьшую для изоляционных материалов величину йХ/йТ, которая равна для него [c.76]

Аэрогель кремниевой кислоты и здесь представляет собой аномалию — его коэффициент теплопроводности сравнительно мало зависит от плотности. Исследования показали, что теплопроводность аэрогеля определяется, в основном, размерами его пор. Влияние размеров пор на теплопроводность рассмотрено в гл. IV. [c.77]

При увлажнении изоляционного материала коэффициент теплопроводности его увеличивается (рис. 23). Сначала теплопроводность возрастает при увеличении влажности сравнительно медленно, а при влажности более 5—10% по объему эта зависимость становится более сильной. Наиболее резко выражена такая закономерность у аэрогеля. Причиной сравнительно медленного возрастания теплопроводности аэрогеля при малой степени увлажнения является его тонкопористая структура, при которой влага распределяется на большой поверхности многочисленных пор, не образуя сплошной пленки с высокой теплопроводностью. При дальнейшем увлажнении начинается смыкание отдельных капелек влаги (кристаллов льда при низких температурах). Образуется пленка с малым термическим сопротивлением, что приводит к более заметному возрастанию коэффициента теплопроводности влажного материала. [c.77]

Рис. 34. Зависимость коэффициента теплопроводности аэрогеля от давления воздуха (граничные температуры 293 и 90° К)

Рис. 35. Зависимость коэффициента теплопроводности аэрогеля при 190 К и атмосферном давлении от диаметра пор в зернах 1 — при Р р - 80 кг м -, 2 — при р,

Минимальная величина коэффициента теплопроводности аэрогеля (или другого тонкопористого материала) с плотностью около 80 кг/м при атмосферном давлении и 190° К, составляющая приблизительно 0,013 вт м- град), определяется переносом тепла через пустоты между зернами и не может быть существенно уменьшена. [c.96]

Рис. 38. Температурная зависимость коэффициента теплопроводности образцов аэрогеля кремниевой кислоты в вакууме

В отличие от данных табл. 12 в работе [117] указывается на значительное возрастание коэффициента теплопроводности аэрогеля при увеличении толщины цилиндрического слоя от 12,7 до 45,7 мм. Анализ опытных данных работы [117] показывает, что там имеется ошибка (примерно 30%) в вычислении коэффициента теплопроводности при толщине слоя 45,7 мм. В табл. 13 [c.102]

Зерна перлита содержат более крупные поры диаметром в несколько микрон, сравнительно сильно рассеивающие инфракрасное излучение. В результате коэффициент теплопроводности перлита в ,5 раза ниже, чем у аэрогеля при одинаковых плотности и размерах зерен. [c.109]

Контактная теплопроводность зернистых материалов может быть вычислена по уравнению (48). Принимая, что Як для аэрогеля равна 0,90 мвт мХ X град) при плотности 400 кг/м , находим по этому уравнению удельную силу сжатия при уплотнении р = = 480 н/ж2 (0,0049 кГ/сж2). Если зернистый материал уплотняется всегда аналогичным образом, то удельная сила сжатия должна быть приблизительно постоянной. В этом случае контактная теплопроводность будет зависеть только от плотности материала. Кривая 4 на рис. 46 построена по уравнению (48) при найденной выше удельной силе сжатия порошка. Расчетная кривая довольно хорошо аппроксимирует опытные данные, что подтверждает правильность уравнения (48). Выпадение некоторых точек можно объяснить изменением удельной силы сжатия ввиду трудности воспроизведения одинаковых условий уплотнения материала. [c.110]

В настоящее время для вакуумно-порошковой теплоизоляции применяются, в основном, аэрогель кремниевой кислоты и перлит. Показатели сортов этих материалов, используемых для вакуумно-порошковой изоляции, приведены в табл. 16. Достоинство аэрогеля — низкий коэффициент теплопроводности, сравнительно медленно возрастающий при увеличении давления. Благодаря чрезвычайно малому диаметру пор аэрогель довольно прозрачен для теплового излучения. [c.112]

Перлитовая пудра имеет в условиях высокого вакуума более низкий по сравнению с аэрогелем коэффициент теплопроводности возрастающий, однако, довольно быстро при ухудшении вакуума. Перлит является более крупнопористым материалом, чем аэрогель, поэтому он адсорбирует меньше газов и паров, обладает меньшей гигроскопичностью, легко вакуумируется. Он сравнительно дешев. Учитывая все это, можно считать, что в сосудах с вакуумно-порошковой изоляцией целесообразно преимущественно применять перлит. [c.114]

Высокую эффективность имеет также вакуумно-волокнистая теплоизоляция. Наилучшие результаты дает применение стеклянного волокна диаметром 1,0—1,5 мкм. Изоляция из такого волокна плотностью 150—200 кг м имеет при граничных температурах 300 и 77° К коэффициент теплопроводности 0,5— 0,6 мет (м град). Возрастание теплопроводности с давлением происходит в этом случае не быстрее, чем у аэрогеля, благодаря малому диаметру пор между тонкими волокнами при достаточно плотной набивке. [c.115]

Весьма эффективным средством уменьшения кажущегося коэффициента теплопроводности вакуумированных порошков является добавление мелких металлических порошкообразных частиц (чешуек), отражающих излучение. Теплопроводность изоляции при этом может снизиться до 3-10 ккал м-ч-град), что ъ a—4 раза меньше значений ее для обычной вакуумно-порошковой изоляции [6, 119, 130]. В случае использования металлического порошка увеличивается теплоприток по твердым частицам, однако уменьшение лучистого теплообмена оказывается более значительным. В качестве теплоизолирующих порошков применяют аэрогель кремневой кислоты, сантосел А , перлит, а в качестве экранирующих добавок алюминиевую, медную или бронзовую пудру [6, 119, 128, 130]. [c.115]

Данные по теплопроводности смесей аэрогеля с эк-ранируюш,ими порошками приведены в табл. 13 и 14. [c.116]

Наименьшую теплопроводность имеют смеси, содер" жащие 40—60% по массе металлического порошка. Дальнейшее увеличение его содержания в смеси приводит к возрастанию кажуш,ейся теплопроводности вследствие увеличения теплопроводности по твердым частица м. Последнее видно из рис. 40. При содержании в смеси с аэрогелем 50% алюминиевой пудры с размером частиц 2,5—43 мк был получен минимальный эффективный коэффициент теплопроводности, равный 1,7 ккал м ч град) в интервале 300—76 °К и 1,5 ккал м ч град) в интервале 300—20°К [6]. [c.117]

Анализ структуры дисперсных материалов, основанной на модели первого типа, представляется весьма плодотворным и был использован нами ранее [2] для расчета эффективного коэффициента теплопроводности Лдфф теплоизоляционных материа-тов глобулярной структуры, в частности аэрогеля 3102, аэросила, белой сажи. Пористость этих материалов дости- [c.53]

Сравнительно небольшая величина вакуума, при котором исчезает теплопроводность газа, является следствием малых расстояний ё, между частицами. Эти расстояния уже при р = 1 мм рт. ст. соизмеримы со свободным пробегом молекул I, следовательно, соблюдается условие Кп > ]. Наиболее распространенные материалы для вaкyy п o-пopouиioвoн изоляции — аэрогель, перлит, [c.211]

Порошки тонкого помола — вспученный перлит, аэрогель, силикат кальция, газовая сажа., диатомовая земля — являются очень хорошими низкотемпературными -изоляторами. При понижении давления в пространстве, заполненном изоля Ционяым материалом, резко, у.ме Ньшается, его эффективный коэффициент теплопроводности для Перлита, например, он составляет 10% от его значения при атмосферном давлении. Идеальный теплоизоляционный материал должен-иметь высокую отражательную способность и минимальный тепловой контакт между соседними частицами. Улучшение изоляционных свойств -при наличии ва-куумно-порошковой изоляции объясняется тем, что основная часть-тепла передается излучением, а порошок является многократным экраном для этого излучения [295]. [c.367]

Метод достаточно чувствителен, если теплопроводность твердой структуры не слишком велика и не маскирует благодаря этому теплопроводности газа в порах. Поэтому он в особенности применим к очень легким высокопористым веществам, подобным аэрогелям и ксерогелям. Кистлер нашел, что L для сили-кааэрогеля равно 1 см, что соответствует зна- [c.427]

Вакуумно-порошковая изоляция не требует создания высокого вакуума, она отличается простотой монтажа. В случае применения тсплоизолируюшего порошка теплопередача остаточным газом резко сокра-шается уже в вакууме 0,133—1,33 Па, который легко достигается обычным механическим вакуум-насосом. В качестве теплоизолируюших порошков используют аэрогель кремневой кислоты, перлит, силикат кальция и др. Для повышения эффективности порошков к ним в качестве экранирующих компонентов добавляют алюминиевую, медную или бронзовую пудру. Эти добавки в 3—4 раза снижают теплопроводность порошковой изоляции. Эффективность изоляции повышается также введением порошков, поглощающих излучение, например — газовой сажи. [c.502]

Метод достаточно чувствителен, если теплопроводность твердо структуры не слишком велика и не маскирует благодаря этому теплопроводности газа в порах. Поэтому он в особенности применим к очень легким высокопористым веществам, подобным аэрогелям и ксерогелям. Кистлер нашел, что L для сили-кааэрогеля равно 7,8х10 слг, что соответствует значению для удельной поверхности аэрогеля в 260 M jz. Поскольку на этом образце были уже сняты изотермы адсорбции водяных паров, можно было сравнить метод теплопроводности с методом адсорбции газов. Удельная поверхность, определенная по точке В на изотерме водяного пара, оказалась равной 240. u e, если считать, что площадь, занимаемая молекулой воды, составляет 11 А . Для второго образца аэрогеля Кистлер измерил поверхность методом теплопроводности и нашел ее равной 410л /г. Изотермы адсорбции воды на этом образце не были измерены, однако Кистлер располагал изотермой, снятой на другом аналогичном образце. Величина удельной поверхности, определенная по точке В, в этом случае оказалась равной 470 м /г. Поэтому кажется, что метод теплопроводности дает приблизительно верные величины для удельных поверхностей аэрогелей. [c.427]

Наиболее низкий коэффициент теплопроводности из всех порошкообразных материалов имеет аэрогель кремневой кислоты — порошкообразный каркас геля, состоящий в основном из двуокиси кремния. Этот белый полу-прозразный тонкодисперсный порошок получают путем [c.42]

В табл.У.I [5]и У.2 [7]представлены зарубежные и отечественные данные о теплопроводности смесей аэрогеля с экра-нирувдими порошками. В мелких порошках (размер частиц 0,01-0,03 мкм) с уменьшением размеров металлических частиц при одинаковом их массовом содержании коэффициент теплопроводности изоляции снижается. По данным ВНИИКРЙО-ГЕНМАШ, наименьшие коэффициенты теплопроводности изоляции наблюдаются при размерах частиц до 1,0 мкм[7]. [c.142]

Т а б л и п а У. 2 Кажуишйся коэффициент теплопроводности Л смесей аэрогеля с металлическими порошками при давлении 0,1 Па и температуре граничных стенок 290 и 90 К [c.144]

В некоторых публикациях, например в [2], рекомендуется принимать значение коэффициента теплопроводности отложений металлургических пылей равным 0,11 Вт/(м-К). Вместе с тем полученные нами результаты достаточно хорошо согласуются с данными Дж. Уайта, полученными для силикатных аэрогелей, а также с данными А. М. Гур-вича и Р. С. Прасолова, полученными для отложений золы воркутин-ского угля на экранных трубах [22] (рис. 1.7). Эти данные получены для тонкого первичного (внутреннего) слоя отложений, состоящих из мелких фракций (до 1,0 мкм) щелочно-силикатных соединений, Первич- [c.24]

Кистлер и Колдуэлл определили коэффициент теплопроводности под нагрузкой для аэрогеля кремневой кислоты с плотностью 120 кг1м в условиях вакуума при средней температуре 307° К [c.31]

Для аэрогеля Хт принимаем равным коэффициенту теплопроводности аморфной двуокиси кремния 1,3 вт/(м-град). По плотности аэрогеля находим его пористость т = 0,95. Значения , 0с и л принимаем те же, что и для шеока. Вычисленные по уравнениям (38) и (48) величины Як при нагрузке 0,105 Мн1м равны соответственно 1,04 и 1,07 метI(м град). Экспериментальное значение Лк, которое можно считать равным разности значений теплопроводности под нагрузкой и без нее, составляет 0,97 м вт м -град). [c.32]

Недостатком аэрогеля является необратимое изменение структуры и увеличение теплопроводности при попадании в него капельной влаги. Для того чтобы уменьшить способность аэрогеля поглощать влагу и изменять при этом свою структуру, его можно подвергнуть гидрофобизации путем обработки метил-хлористыми силанами, фтористыми соединениями, бутиловым спиртом. Наилучшие результаты дает обработка диметилди-хлорсилапом. [c.70]

Существует ряд других способов получения тонкодисперсных порошков двуокиси кремния, близких по свойствам к аэрогелю [3]. Одним из них является разложение летучего или растворимого соединения кремния (например, 51С14 или ЫагЗЮз). Второй способ состоит в осаждении кремнезема из водного раствора в щелочной среде. Третий способ основан на осаждении кремнезема в присутствии ионов фтора или хлора. Имеется много методов, основанных на этих и других способах. Получаемые этими способами порошки двуокиси кремния имеют, как правило, более крупные поры и больший коэффициент теплопроводности. [c.70]

Аэрогель кремниевой кислоты имеет столь малые поры, что для него даже при атмосферном давлении критерий Кнудсена сохраняет заметную величину, близкую к 1. В результате коэффициент теплопроводности аэрогеля при атмосферном давлении меньше коэффициента теплопроводности воздуха, заполняющего его поры. Уравнение (125) при атмосферном давлении принимает вид [c.96]

На рис. 35 нанесены зависимости коэффициента теплопроводности образцов аэрогеля кремниевой кислоты при атмосферном давлении от размеров пор. Средний диаметр пор в зернах определен по формуле (123) на основании измерений адсорбции азота и метилового спирта. Кривые нанесены по уравнению (126), в котором Яо + 2 = 0,013 и = 0,0080 вт м-град) для образцов аэрогеля со средней плотностью 80 кг]м , Яр 2 = 0,016 и Я] = 0,0175 вг/(л грасЗ) для образцов плотностью 160 кг м . При увеличении диаметра пор теплопроводность аэрогеля приближается к теплопроводности других теплоизоляционных материалов с такой же плотностью (см. рис. 22). [c.96]

Таблица 13 Коэффициент теплопроводности аэрогеля сантосел при различной толщине слоя (температура холодной стенки 76° К, давление меньше 0,27 н/м , е 0,65)

На рис. 42 приведены кривые, построенные по опытным данным. Величина X уменьшается с увеличением плотности, но это уменьшение происходит не обратно пропорционально плотности, как можно было ожидать, а заметно медленнее. При плотности около 200 кг1м коэффициент теплопроводности достигает минимального значения, после чего начинает возрастать. Коэффициент теплопроводности измельченного силикагеля (размер зерен менее 0,25 мм) приблизительно равен теплопроводности аэрогеля, несмотря на то, что плотность силикагеля в 4—5 раз больше. Оба материала представляют собой разновидности геля кремниевой кислоты. Коэффициент теплопроводности стеклянной ваты [79] и минеральной ваты также достигает минимального значения при плотности около 200 кг1м . [c.104]

Перспективным материалом для вакуумно-порошковой изоляции является белая сажа, имеющая хорошие теплоизоляционные свойства и невысокую, по сравнению с аэрогелем, стоимость. Еще более низкий коэффициент теплопроводности в условиях вакуума [0,55 мет/(м-град)] имеет тонкодисперсный порошок кремнекислого кальция, выпускаемый в США под названием микросел . [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология