Перенос тепла в изоляции излучением

Перенос тепла тепловым излучением не играет существенной роли в теплообменных аппаратах воздухоразделительных установок и рассматривается в главе V тома 2 в связи с вопросами тепловой изоляции низкотемпературного оборудования. [c.262]

Перенос тепла излучением. В случае низкотемпературной изоляции излучение является одним из важнейших путей теплопередачи. Поток тепловой энергии, излучаемый поверхностью в единицу времени, выражается законом Стефана — Больцмана [c.106]

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]

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]

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]

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]

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 излучением [c.35]

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]

Перенос тепла остаточными газами в сосуде с вакуумной изоляцией может быть вычислен по уравнению (6). Наибольшая эффективность высоковакуумной изоляции достигается при давлениях ниже 1-10 з н м (0,75-10 мм рт. ст.). При таком давлении приток тепла не превышает 0,25 вт/м , что соответствует скорости испарения из сосуда на 5 дм жидкого кислорода около 0,25% в сутки. Из этого примера видно, что высокий вакуум является превосходным теплоизолятором. Тем не менее на практике потери кислорода из такого сосуда составляют обычно 8—10% в сутки. Основной причиной этого является перенос тепла излучением. [c.129]

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]

Если пренебречь ослаблением излучения теплоизолирующими прокладками, то перенос тепла излучением в многослойной изоляции может быть определен уравнением [c.133]

Перенос тепла излучением дополнительно уменьшается вследствие рассеяния и поглощения лучистой энергии теплоизолирующими прокладками. Это уменьшение сравнительно невелико ввиду малой плотности изоляции. Количество стекловолокна в смонтированной изоляции обычно соответствует плотности 30— 100 кг/м . Для оценки влияния прокладок воспользуемся опытными данными для стеклянной ваты с диаметром волокна 1,15 мкм. Принимая плотность равной 60 кг/м по формуле (129) находим 0.75 мвт/(м-град). [c.135]

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]

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]

Проблема может быть решена, если заполнить зазоры между экранами тонкодисперсным теплоизоляционным порошком. При таком сочетании перенос тепла излучением будет задерживаться экранами, а перенос тепла газом резко снизится уже при низком вакууме благодаря наличию тонкодисперсного порошка. Проводимость по твердому телу для таких порошков, как аэрогель и перлитовая пудра, также очень мала. На практике такой вариант изоляции в чистом виде не может быть реализован. Если бы даже и удалось первоначально смонтировать экраны, не допуская контактов между ними путем засыпки порошка, то при вакуумировании и перевозке изделия невозможно было бы избежать частичного перемещения порошка и появления контактов между экранами. Поэтому экраны сначала нужно монтировать с прослойками между ними, т. е. изготовить обычную многослойную изоляцию, после чего заполнить зазоры между слоями порошком. [c.158]

В таких видах низкотемпературной изоляции, как высоковакуумная, вакуумно-порошковая с аэрогелем или перлитом, тепло переносится, в основном, излучением. При увеличении температуры теплой стенки с О до 50° С коэффициент теплопроводности аэрогеля под вакуумом возрастает в 1,8 раза. Пренебрежение этой зависимостью может привести к ошибочным оценкам эффективности резервуаров и их изоляции. Пересчет следует производить по формуле [c.205]

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]

В табл. 5 приводятся результаты испытаний образцов из различных видов стеклянного волокна. Средний диаметр волокон в разных образцах менялся от 125- 10" до 0,2-Ю" см. Статистическое распределение диаметров волокон в пределах каждого образца подобно изображенному на фиг. 8 для стеклянной ваты ТШР. Средний свободный пробег фотонов X получался при ре-щении системы трех уравнений, составленных по уравнению (19). Значения эффективной степени черноты е вычислялись путем подстановки величины X в выражение X = тг /2е5 [уравнение (17)]. В двух последних строках таблицы сравнивается доля лучистого переноса тепла при испытаниях одного и того же образца в воздухе и в вакууме. Значение теплового излучения в вакуумно-волокнистой изоляции исключительно велико. [c.381]

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]

Вследствие слабого поглощения теплового излучения мелкодисперсными материалами доля переноса излучением в общей теплопередаче через вакуумно-порошковую изоляцию во многих случаях все же довольно велика. В некоторых случаях этот вид переноса тепла является преобладающим. Уменьшить теплопередачу излучением можно путем добавки к изоляционному материалу порошков, экранирующих излучение. С этой целью могут быть использованы металлические порошки, отражающие излучение, или неметаллические материалы, например сажа, поглощающие тепловые лучи. [c.399]

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]

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 излучением в многослойной изоляции зависит главным [c.414]

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]

Высоковакуумная изоляция представляет собой вакуумированное пространство между теплой и холодной поверхностями. Теплота в этом пространстве переносится двумя путями остаточными газами и тепловым излучением, В высоковакуумной изоляции конвективный теплообмен отсутствует. Чтобы уменьшить тепловое излучение, поверхности полируют и делают из материалов с малой степенью черноты или применяют экраны. Введение одного экрана той же черноты, какой обладают и стенки, снижает приток теплоты в 2 раза, двух экранов — в 3 раза, п экранов — в (п + 1) раз. Конструктивно такую теплоизоляцию можно осуществлять, окружая низкотемпературные части пакетом из нескольких слоев гофрированной алюминиевой фольги. [c.193]

Рыхлые материалы с малым объемным весом, как, например, порошки и волокна, заполненные газом при атмосферном давлении, применяются для изоляции воздушных ожижителей, резервуаров для жидкого кислорода и азота, газоразделительных колонн и другого оборудования,температура которого не опускается ниже температуры кипения жидкого азота. В таких изолирующих материалах отношение объема газового пространства к объему твердого материала может быть от 10 до 100. На фиг. 5.53 представлены коэффициенты теплопроводности некоторых распространенных рыхлых материалов. Теплопроводность лучших образцов этих материалов приближается к теплопроводности воздуха, указывая на то, что воздух, занимающий пространство между частицами, переносит основную часть тепла. Это поясняет принцип газонаполненной изоляции, твердый материал которой предотвращает теплопередачу посредством излучения и конвекции. В идеальном случае передача тепла за счет теплопроводности твердого материала пренебрежимо мала, и тепло переносится только газом. В действительной изоляции некоторое количество тепла проходит непосредственно по частицам порошка или волокнам, и результирующий коэффициент теплопроводности обычно несколько больше коэффициента теплопроводности газа. Исключением являются очень мелкие порошки, расстояния между частицами которых так малы, что средний свободный пробег молекул газа больше этих расстояний теплопроводность газа в этом случае уменьшается, как и при понижении давления. Таким образом, теплопроводность порошковой изоляции даже в случае заполнения порошка газом при атмосферном давлении может быть меньи г, чем теплопроводность газа, заполняющего пространство между частицами. [c.238]

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]

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]

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]

Для переноса тепла излучением через многослойновакуумную изоляцию коэффициент теилопроводности может быть вычислен по формуле [24] [c.156]

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]

Петерсен применил также способ, уменьшающий перенос тепла в вакуумной изоляции излучением. При этом способе на изолируемый сосуд наматываются экраны из алюминиевой фольги, разделенные стекловолокнистыми матами. Эта изоляция, представляющая собой в сущности помещенную в ваку-умированное пространство изоляцию типа альфоль , получила название вакуумно-многослойной, экранно-вакуумной, вакуумнослоистой суперизоляции (наиболее обоснованным можно считать первое название). Она является наиболее эффективной из известных видов изоляции и все шире внедряется в технику низких температур. [c.6]

В условиях высоковакуумпой и вакуумно-многослойной изоляции перенос тепла излучением происходит между металлическими поверхностями. [c.37]

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]

Второй способ уменьшения теплопередачи излучением заключается в установке отражающих излучение экранов. В соответствии с формулой (80) установка N экранов позволяет уменьшить перенос тепла излучением в -Ь 1 раз. На практике установка нескольких экранов в вакуумном пространстве очень сложна. Нужно обеспечить с помощью специальных проставок отсутствие непосредственных контактов между экранами, поэтому расстояние между двумя экранами не должно быть менее 5 мм. Было создано несколько конструкций сосудов для сжиженных газов с использованием экранов, но они не получили распространения ввиду сложности и дороговизны. Способ уменьшения теплового потока путем установки ряда экранов получил принципиально новое решение в результате создания вакуумномногослойной изоляции, в которой экраны выполняются из металлической фольги и разделяются теплоизолирующими прокладками из листовых волокнистых материалов. [c.133]

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]

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 использовании высоковакуумной изоляции тепловая энергия от поверхности при 300° К к поверхности с температурой 90° К или ниже передается почти исключительно за счет теплового излучения. Понижение температуры холодной поверхности ниже 90° К практически не влияет на величину лучистого теплопритока, так как значение 300" гораздо больще ОО . Однако, когда граничные температуры равны 77 и 20 или 4° К, даже небольшое количество остаточного газа (водорода или гелия) будет переносить значительную часть общего количества тепла. Если поверхности с температурами 300 и 90° К или ниже находятся на расстоянии в несколько сантиметров, то замена высокого вакуума вакуумно-порощковой изоляцией уменьшит теплоприток за счет уменьшения лучистого переноса тепла. Это справедливо, конечно, для поверхностей, имеющих практически достижимую степень черноты, равную 0,01—0,02. Если же удастся получить более низкие [c.243]

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]