Перенос тепла в изоляции теплопроводностью

Многослойно-вакуумная теплоизоляция. И.те.ч многократного экранирования была принята в качестве основного принципа при разработке многослойной изоляции. Эта изоляция состоит из чередующихся слоев материалов с высокой отражательной способностью и малой теплопроводностью. В качестве таких материалов чаще всего применяют алюминиевую фольгу и стеклоткань. Прн снижении давления в теплоизолирующем пространстве до 1 10 — 1-10 мм рт. ст. перенос тепла газом резко уменьшается, остается лишь излучение и контактная теплопроводность слоистого материала. Условная теплопроводность многослойной изоляции X зависит от давления (рис. 112). Величина условной теплопроводности снижается примерно в 10 раз по сравнению с вакуумно-порошковой и в 100 раз по сравнению с обычной насыпной теплоизоляцией. [c.212]

Тепловая изоляция и расположение нагревателей могут быть различными. Если для обогрева трубопровода достаточно одного нагревателя, то его обычно располагают вплотную к нижней части трубопровода. Для улучшения теплопередачи от спутника к трубопроводу применяют металлические накладки и теплопроводный цемент, которым заполняют полости между трубами. В некоторых случаях трубопроводы и нагреватель обертывают общим теплоизоляционным слоем и накрывают кожухом. Такую изоляцию рекомендуется применять при температурах нагрева 50—80 °С. При более высоких температурах применяют изоляцию с полуобогре-вом , позволяющую значительно улучшить условия переноса тепла. Иногда для увеличения поверхности нагрева трубопровода используют специальные гофрированные прокладки из алюминиевой фольги, которая обладает высокой отражательной способностью. [c.305]

Обладающий большой плотностью слоистый изоляционный материал из алюминиевой фольги и стекловолокна примерно в 35 раз более эффективен в отношении уменьшения теплопередачи, чем лучшие стандартные системы порошковой изоляции [130]. Еще большая эффективность многослойной изоляции достигается при работе ее под вакуумом. Это объясняется тем, что при давлениях ниже 0,0001 мм рт. ст. перенос тепла за счет теплопроводности остаточного газа практически равен нулю [121, 133]. [c.120]

Значение Риз, Вт, вычисляется по разным формулам в зависимости от вида изоляции. Если перенос тепла может быть выражен через коэффициент теплопроводности Я, то риз--=ХР(То.с—Т). при переносе тепла излучением [c.200]

Тепло через многослойную изоляцию передается излучением, теплопроводностью изолирующих прокладок и остаточных газов. Все же здесь, как и в случае вакуумно-порошковой изоляции, пользуются из соображений практического удобства формулами переноса тепла теплопроводностью и характеризуют эффективность изоляции термином кажущийся коэффициент теплопроводности , который будем называть для краткости просто коэффициент теплопроводности . [c.133]

Вакуумная теплоизоляция в чистом виде или, как ее называют иначе, высоковакуумная изоляция представляет собой в сущности вакуумированное пространство между теплой и холодной граничными стенками. Тепло в этом пространстве переносится двумя путями теплопроводностью остаточных газов и тепловым излучением. [c.129]

Для этого вида изоляции возможны три одновременно действующих механизма переноса тепла за счет теплопроводности газа, теплопроводности твердых частиц и излучения. Для создания хорошей теплоизоляции необходимо свести к минимуму действие всех трех видов теплопередачи. [c.47]

Одним из способов, которые используют преимущества многократного экранирования, но не требуют сложных и неудобных конструкций, является применение вакуумированных порошков. Вакуумно-порошковая изоляция представляет собой очень мелкий порошок, засыпанный между изолируемыми поверхностями. При этом, конечно, возникает теплоподвод непосредственно по твердым частицам за счет их теплопроводности, но величина его обычно мала по сравнению с тепловым излучением от поверхности с комнатной температурой к поверхности с температурой жидкого кислорода или ниже. Идеальный порошок должен иметь высокую отражательную способность и минимальный тепловой контакт между соседними частицами. Эти требования несколько противоречивы, так как лучшие отражательные свойства имеются у металлов, но металлические частицы обеспечивают также и лучший тепловой контакт. Однако эксперименты показали, что такие материалы, как вспученный перлит, аэрогель, газовая сажа, силикат кальция, диатомовая земля и другие тонко измельченные материалы, при соответствующей толщине слоя образуют эффективную преграду тепловому излучению и при вакуумировании передают очень мало тепла за счет теплопроводности. Порошки уменьшают также перенос тепла остаточным газом, и полный теплоподвод по ним не зависит от давления остаточного газа уже при значениях, меньших 10"2 мм рт. ст. [c.336]

Перенос тепла через многослойную изоляцию определяется в основном излучением и теплопроводностью изолирующего материала, причем более 30% приходится на долю излучения, величина которой зависит от распределения температуры в изоляционном слое [15, 79, 80]. [c.51]

Наибольшая эффективность многослойной изоляции достигается при работе в условиях вакуума. Это объясняется тем, что при давлении ниже 0,0133 Па перенос тепла за счет теплопроводности остаточного газа практически равен нулю [78]. [c.51]

Еще на заре развития криогенной техники исследователи столкнулись с невозможностью сколько-нибудь длительного хранения небольших количеств жидкого воздуха в сосудах с обычной (насыпной) изоляцией. Решение проблемы впервые нашел д Арсонваль, изготовивший в 1887 г. цилиндрические стеклянные сосуды с двойными стенками, из пространства между которыми был откачан воздух, т. е. сосуды с вакуумной изоляцией. При создании в изоляционной полости достаточно высокого вакуума перенос тепла теплопроводностью газа практически исключается, и приток тепла из окружающей среды осуществляется, в основ- [c.5]

Теплообмен во всех видах низкотемпературной изоляции осуществляется излучением, теплопроводностью газа и твердого тела. Анализ теплообмена осложняется тем, что помещаемые в изоляционное пространство материалы имеют дисперсную структуру. Проблемам переноса тепла теплопроводностью и из- [c.6]

Перенос тепла в изоляции теплопроводностью [c.8]

Поток тепла через изоляцию в теплотехнических устройствах определяется по обычным формулам переноса тепла теплопроводностью. Как было показано в гл. IV и V, тепловой поток через вакуумно-порошковую и вакуумно-многослойную изоляцию также можно с достаточным приближением определять по этим формулам, основанным на законе Фурье для одномерных систем [c.192]

Теплопроводность является одним из основных способов переноса тепла в изоляции. Тепло передается по твердому скелету изоляционного материала и через газ, заполняющий пустоты в изоляции. [c.8]

Возможность применения уравнений переноса тепла теплопроводностью была экспериментально проверена [22] путем определения величины кажущегося коэффициента теплопроводности на плоских и цилиндрических слоях изоляции различной толщины. Согласно результатам измерения (табл. 19) вычисленный коэффициент теплопроводности практически не зависит от толщины как в плоском, так и в цилиндрическом слое. [c.135]

Величина температурного градиента определяется обычно условиями работы изолируемого оборудования. Поэтому основной способ уменьшения теплового потока через изоляцию состоит в понижении ее коэффициента теплопроводности. Это стало возможным в первую очередь в результате уменьшения переноса тепла газом прн создании вакуума. [c.8]

Тепло в изоляционных материалах переносится, в основном, газом, заполняющим пустоты между частицами материала. Перенос тепла газом можно значительно уменьшить и даже практически полностью исключить, откачав газ из изоляционной полости, т. е. создав вакуум в пустотах между частицами. В зависимости от вида изоляционного материала получают в результате вакуумно-порошковую или вакуумно-волокнистую теплоизоляцию. Коэффициент теплопроводности такой изоляции в несколько десятков раз ниже коэффициента теплопроводности обычной (насыпной) изоляции. Благодаря высокой эффективности вакуумно-порошковая теплоизоляция нашла широкое применение в технике низких температур. [c.90]

Для снижения до минимума переноса тепла по твердому телу следует применять прокладочные материалы, изготовленные. из волокна возможно меньшего диаметра с малой плотностью. Материалы должны быть возможно тоньше, что позволяет при одинаковой проводимости по твердому телу уменьшить проводимость тепла излучением и в результате снизить кажущийся коэффициент теплопроводности изоляции. Наконец, нельзя допускать какого-либо обжатия при монтаже изоляции. [c.144]

Наиболее низкие значения теплопроводности получены для многослойной изоляции с бумагой из стеклянного волокна диаметром 0,5 мк и алюминиевой фольгой толщиной 6—12 мк. При понижении температуры холодной стенки с 76 до 20° К, т. е. замене жидкого азота водородом, коэффициент теплопроводности снижается на 20—30%. Измерения распределения температур по толщине изоляции показали, что оно близко к теоретической кривой для случая переноса тепла излучением. Следовательно, излучение остается, по-видимому, основным путем переноса тепла в многослойной изоляции. В этом случае увеличение теплового потока через изоляцию при снижении температуры холодной стенки с 76 до 20° К должно составить согласно уравнению (10) лишь около 0,5%. При этом кажущийся коэффициент теплопроводности, величина которого [c.407]

Из рассмотрения рис. 58—60 следует, что тепло через вакуумно-многослойную изоляцию передается, в основном, путем излучения, тогда как перенос тепла теплопроводностью сравнительно мал. Более полные сведения о переносе тепла изолирующими прокладками дает изучение зависимости коэффициента [c.138]

При увеличении числа слоев на единицу толщины изоляции перенос тепла излучением уменьшается, а перенос тепла теплопроводностью возрастает. Следовательно, кажущийся коэффициент теплопроводности должен достигать минимального значения при некоторой оптимальной величине плотности укладки. Как видно из рис. 61, оптимальная плотность для ряда текстур [c.139]

Ввиду высокой эффективности экранно-вакуумной изоляции основной тепловой поток через изоляцию мал, поэтому торцовый приток тепла играет существенную роль. При вакууме 10- мм рт. СТ., при котором обычно проводятся испытания изоляции, перенос тепла молекулами остаточного газа мал и может не учитываться. Приток тепла по термопаре и излучением на боковую поверхность образца, возрастающий по мере охлаждения ядра и образца, может исказить получаемые результаты. Поскольку первоначальная стадия охлаждения до наступления регулярного режима занимает некоторое время, есть реальная опасность, что за это время паразитный тепловой поток сильно увеличится и не позволит найти истинное значение коэффициента теплопроводности. [c.117]

В процессе конвекции (в жидкостях и газах) частички среды стремятся к поверхности теплообмена и отдают ей частично свое тепло. Тепло как бы механически транспортируется, причем тем интенсивнее, чем стремительнее движение среды. Турбулентность облегчает конвективный перенос тепла, поэтому жидкость быстрее нагревается или охлаждается через стенку аппарата, снабженного мешалкой, чем в сборнике с неподвижной жидкостью. Конвекцией тепло переносится быстрее, чем путем теплопроводности. Особенно низка теплопроводность газов пространством, наполненным неподвижным газом, пользуются в качестве тепловой изоляции. Изоляционные материалы выполняют свою задачу главным образом благодаря пористости. Изолирующим свойством обладает не столько материал, составляющий скелет, сколько воздух, замкнутый в его порах. [c.130]

Значительная часть теплового потока через вакуумно-порошковую изоляцию передается излучением, которое подчиняется другим законам, чем перенос тепла теплопроводностью, описыва-мый уравнением (1). Все же это уравнение привлекает своей простотой, и им пользуются обычно при рассмотрении сложного теплообмена в дисперсных средах, понимая под названием коэффициент теплопроводности просто коэффициент пропорциональности между тепловым потоком и градиентом температуры и учитывая зависимость теплового потока от других факторов в виде зависимости от этих факторов коэффициента теплопроводности. При этом часто пользуются термином кажущийся коэффициент теплопроводности или эффективный коэффициент теплопроводности . В дальнейшем изложении будем для краткости пользоваться термином коэффициент теплопроводности , подразумевая под ним коэффициент пропорциональности в уравнении (1) для случая одновременного переноса тепла теплопроводностью твердого тела, теплопроводностью газа и излучением. [c.90]

При рассмотрении теплопередачи через вакуумно-порошковую изоляцию следует пользоваться термином кажущийся коэффициент теплопроводности , так как термин коэффициент теплопроводности , используемый обычно для сплошных твердых тел, в данном случае может ввести в заблуждение. Кажущийся коэффициент теплопроводности % является функцией давления и рода заполняющего материал газа, степени черноты и температур граничных стенок, материала и его структуры, толщины, плотности, температуры, коэффициентов преломления и поглощения и т. д. Если величина Л, известна, количество переносимого тепла может быть определено из обычного уравнения (16) переноса тепла теплопроводностью. [c.400]

Перенос тепла теплопроводностью газа в случае многослойной изоляции играет большую роль даже при довольно высоком вакууме. Зависимость коэффициента теплопроводности изоляции от давления газа может быть получена на основе исходного уравнения (5). Применяемые прокладочные материалы имеют обычно большую пористость, диаметр каналов между волокнами, как правило, превышает 40 Поэтому можно принять приближенно, что молекулы газа свободно пролегают через прокладку, не сталкиваясь с отдельными волокнами. В результате приходим к следующей формуле Для проводимости газа в изоляции [c.415]

На практике вакуумно-многослойная изоляция промышленных емкостей для сжиженных газов выполняется в виде отдельных матов. Прй этом общий перенос тепла увеличивается за счет наличия зазоров между матами и соединений, скрепляющих отдельные слои в матах. Так например, проводимость изоляции сосуда емкостью 60 л оказалась равной 2,6-10" ккал/м-ч-град, т.е. в 4 раза больше, чем теплопроводность отдельного образца такой же изоляции. Суммарная толщина изоляции 4,5 см при толщине отдельных матов 0,64 см, плотность укладки была равна 28 слоев на 1 см. [c.409]

Согласно опытным данным тепловое излучение является главным механизмом переноса тепла в изоляционных порошках. Поэтому кажущийся коэффициент теплопроводности вакуумно-порошковой изоляции сильно зависит от температуры теплой граничной стенки, что проявляется в резких изменениях потерь от испарения в резервуарах с вакуумно-порошковой изоляцией при колебаниях температуры окружающей среды. [c.410]

Перенос тепла через многослойную изоляцию определяется в основном двумя факторами излучением и теплопроводностью изолирующего материала. Эти факторы взаимосвязаны, так как теплопроводность изолирующего материала существенно влияет на темпера1уры экранов. Имеющиеся данные показывают, что 30% или больше тепла, переносимого через этот вид изоляции, следует отнести за счет радиации, однако это количество существенно зависит от граничной температуры и распределения температуры в изоляционном слое [129, 133]. [c.121]

Перенос тепла теплопроводностью твердого тела определяется термическими сопротивлениями прокладочного материала и контактов между ними и экранами. Оба сопротивления зависят прежде всего от величины механического давления на изоляцию. При сравнительно больших нагрузках на изоляцию второе сопротивление становится малым. В этом случае проводимость изоляции по твердому телу приблизительно равна проводимости прокладок, которая для нетканых волокнистых материалов может быть определена по формуле [c.414]

Эффективная тепловая изоляция может быть обеспечена с помощью создания высокого вакуума. При высоковакуумной изоляции тепло передается через пространство с высоким вакуумом главным образом переносом тепла остаточная га-зсяй, излучением и теплопроводностью опорных элементов [ 5. 7] [c.133]

Вакуумно-порошковая изоляция представляет собой порошкообразный изоляционный.материал, помещенный в ваку умированное пространство. При ее использовании процесс теплопередачи представляет собой три одновременно действующих механизма переноса тепла I) теплопроводность газа, 2) теплопроводность твердых частиц изоляции, 3) тепловое излучение. Хорошая изоляция отличается минимальным действием всех перечисленных механизмов переноса тешш. В 0( 1ИЙ баланс теплопереноса по кавдому из этих механизмов вносится различный вклад. Например, теплопередача через перлитный песок осуществляется ва 7056 за счет теплопроводности и только на ЗС за счет излучения [ю]. Для вычисления коэффициента теплопроводности газа, заполняющего порошковые или волокнистые материалы, рекомендуется формула [c.140]

Обладающий большой плотностью слоистый изоляционный материал из алюминиевой фольги и стекловолокна примерно в 35 раз сильнее уменьшает теплопередачу, чем лучшие стандартные порошковне системы изоляции [ II]. Еще большая эффективность многослойной изоляции достигается при работе ее под вакуумом, так как при давлениях ниже 13,3 Па перенос тепла за счет теплопроводности остаточного газа становится пренебрежимо малым. Поэтому многослойную изоляцию, работающую в условиях глубокого вакуума, называют также многослойно-вакуумной или экранно-вакуумной изоляцией. Скорость испарения в сосудах со сжиженными газами при этом виде изоляции в 20 раз меньше, чем в случае обычных видов порошково-вакуумной изоляции [тз]. По данным 7], коэффициент теплопроводности у лучших образцов многослойно-вакуумной изоляции примерно в 8 раз ниже, чем у вакуумно-порошковой изоляции, экранированной металлическими поротками. Однако при давлениях более 1,3 кПа применение дорогостоящего ламинированного материала дает мало преимуществ перед порошковой изоляцией. Креме того, применение многослойной изоляции требует довольно сложной техники высокого вакуума. [c.150]

В книге рассматриваются новые эффективные типы тепловой изоляции вакуумно-порошковая и вакуумно-миогослойная. Изложены теоретические основы теплообмена в изюляции и даны формулы для расчета переноса тепла в изоляции излучением, теплопроводностью газа и твердого тела. Описаны материалы, применяемые для теплоизоляции в технике низких температур. Рассмотрены методы исследования теплоизоляции в условиях вакуума и низких температур. [c.2]

В присутствии ваку ированных порошков пренебрежимо малый перенос тепла остаточным газом и режим молекулярной теплопроводности наступает уже при давлениях порядка 1-0,1 Па, т.е. при более высоких давлениях, че в их отсутствие. Такие давления остаточного газа легко достигаются откачкой изолируемого пространства еханическшли вакуум-насосами. В этом состоит основное преимущество вакуумно-порошковой изоляции [7, 19]. Передача тепла по тверда частицам порошка идет по сложному пути, причем с уменьшением размеров частиц теплопроводность порошка уменьшается в результате увеличения числа контактных разрывов, а также вследствие роста сопротивления тепловсяду потоку внутри каждой частицы. [c.141]

В зависимости от вида применяемнх изоляционных материалов количество экранов, приходящихся на I см толщины изоляции может колебаться в весьма широких пределах. Перенос тепла через многослойную изоляцию обусловлен тепловым излучением и теплопроводностью- изолирующего материала. Оба этих фактора взаимосвязаны, так как теплопровод--ность изолирующего материала существенно влияет на темпе-150 [c.150]

Повышение эффективности вакуумной изоляции связано с уменьшением теплопередачи теплопроводностью остаточных газов и излучением. ЧИнижение первого вида переноса тепла может быть достигнуто, в частности, путем увеличения отношения Ь/й за счет получения более высокого вакуума или уменьшения расстояния между теплообменивающимися [c.397]

Перенос тепла через многослойную изоляцию очень чувствителен к плотности укладки, что указывает на важное значение контактных сопротивлений между экранами и прокладками в механизме переноса тепла через изоляцию. Так, изоляция из стеклобумаги и алюминиевой фольги, имеюш,ая в обычном состоянии плотность укладки 20 экранов на 1 сж и коэффициент теплопроводности 0,00005 ккал м-ч-град, повышает прн укладке с плотностью 70—100 экранов на 1 см коэффициент теплопроводности до 0,0002—0,0004 ккал м-ч-град. На фиг. 16 приведена зависимость коэффициента теплопроводности от плотности укладки для одного из образцов многослойной изоляции. [c.408]

Вакуумно-порошковая изоляция представляет собой порошкообразный материал, помещенный в вакуумированном пространстве. По сравненик> с вакуумной изоляцией здесь к двум механизмам переноса тепла (теплопроводностью газа и излучением) добавляется третий — теплопроводностью порошка. Рассмотрим закономерности переноса тепла через дисперсный материал в вакууме. [c.408]

При достаточно большой толш,ине слоя всеми членами в знаменателе формулы (24) можно пренебречь, кроме последнего. Опыты показывают, что это условие выполняется при толщине изоляции 20 мм. и более, если е > 0,1. В этом случае уравнение (24) принимает вид, аналогичный уравнению Фурье для переноса тепла теплопроводностью, если вместо коэффициента теплопроводности подставить величину [c.410]

Поскольку основное назначение порошков состоит в уменьшении лучистого переноса тепла, применение их целесообразно в тех случаях, когда излучение составляет значительную часть полного теплопритока. Если же изолирующее вакуумное пространство ограничено двумя поверхностями с высокой отражательной способностью, как, например, чистая отожженная медь, серебро или алюминий при температурах соответственно 77 и 20° К, то заполнение вакуумного пространства порошком только увеличит теплоприток за счет теплопроводности порошка. Лучистый теплообмен между поверхностями при таких температурах настолько мал,что уменьшение его при засыпке порошка оказывается несущественным. Тепловое излучение поверхности при темепратуре 77° К составляет всего 0,004 от излучения этой поверхности при 300° К. Конечно, при таком сравнении следует учитывать толщину изолирующего пространства. Видимо, более точно утверждать, что в интервале температур 77—20° К вакуумно-порошковая изоляция сравнима по эффективности с высоким вакуумом только при достаточно большой толщине. [c.249]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология