Перенос тепла теплопроводностью остаточных газов

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]

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]

Тепло от кожуха к экрану переносится тремя путями теплопроводностью остаточных газов, тепловым излучением и по тепловым мостикам. Перенос тепла по опорам и подвескам зависит от конструкции этих элементов и рассчитывается по обычным уравнениям теплопроводности. Величина является результатом лишь двух оставшихся механизмов переноса тепла теплопроводностью остаточных газов и тепловым излучением зл [c.137]

Приведенные на рис. 1 опытные кривые по тепловому потоку через воздух между стенками сосуда Дьюара удовлетворительно согласуются с уравнением (12). Коэффициент аккомодации здесь равен 1. Переходная область охватывает диапазон 0,05 < Кп < < 5. В сосудах Дью-ара для жидкого кислорода расстояние между стенками находится в пределах 10—20 мм. В этом случае перенос тепла газом начинает уменьшаться при давлениях ниже 5 н/ж2 и при давлении менее 0,1 н/ж изменяется пропорционально давлению., Для уменьшения переноса тепла теплопроводностью остаточных газов до весьма малой величины (не более 5% [c.13]

Перенос тепла теплопроводностью остаточных газов [c.388]

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]

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]

В связи с вышеизложенным ясно, что коэффициент теплопроводности конденсата в уравнении (5.52) является термической характеристикой не монолитного тела, а высокодисперсного материала [19]. Этот материал — конденсат состоит из остова — скелета, представляющего собой совокупность огромного количества твердых частиц — кристалликов, разделенных между собой промежутками, заполненными остаточным газом. В таком сложном материале теплопередача уже не ограничивается одной теплопроводностью твердого тела, а осуществляется посредством переноса тепла вдоль отдельных частиц — элемента твердого скелета материала передачи тепла, благодаря теплопроводности от одной твердой частицы к соседней в местах их непосредственного контакта теплопроводности остаточного газа в порах и пустотах между частицами излучения от частицы к частице. [c.150]

Перенос тепла за счет теплопроводности остаточных газов [8, 72]. При давлениях ниже 133,3 Па конвективный перенос тепла в газах практически отсутствует и тепло передается газом вследствие теплопроводности. На зависимость теплопроводности газа от давления влияет также средняя длина I (в см) свободного пробега молекул газа, которая обратно пропорциональна давлению и зависит от природы газа и его температуры. [c.45]

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]

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]

С помощью высокого вакуума может быть получена эффективная теплоизоляция, исключающая два существенных способа теплопередачи конвекцию и перенос тепла за счет теплопроводности. Теплопередача через пространство с высоким вакуумом определяется главным образом излучением, переносом тепла остаточными газами и теплопроводностью опорных элементов конструкции [6, 119]. [c.106]

В вакуумированных порошках исключительно малый перенос тепла остаточным газом и режим молекулярной теплопроводности наступают уже при давлениях порядка 10 2—Ю З мм рт. ст., т. е. при более высоких давлениях, чем при отсутствии порошка. Такие давления остаточного газа легко достигаются посредством откачки изоляционного пространства механическими вакуум-насосами. Эта особенность является основным преимуществом вакуумно-порошковой теплоизоляции [119, 145]. [c.114]

При хорошем вакууме перенос тепла остаточным газом ничтожно мал. Поэтому при конструировании сосудов стремятся уменьшить теплоприток по опорным элементам и перенос тепла посредством излучения. Теплоприток по изолирующим опорам определяется конструктивными особенностями и механической прочностью опор общее решение этого вопроса невозможно. Если размеры сосуда не ограничены, то, увеличивая длину опор и применяя материал с низкой теплопроводностью, можно обеспечить весьма малый теплоподвод по опорам. Даже в ограниченном пространстве опытный конструктор обычно находит способ увеличить термическое сопротивление опор. В отличие от этого лучистый перенос тепла слабо зависит от толщины изолирующего пространства при малой толщине вакуумного пространства его изолирующие свойства даже несколько улучшаются за счет приближения [c.247]

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]

Теплопроводность остаточного газа. При давлениях ниже 10 мм рт. ст., согласно кинетической теории, передача тепла остаточным газом прямо пропорциональна давлению. В таких условиях молекулы сталкиваются со стенками чаще, чем между собой, и для расчета теплопередачи можно воспользоваться формулой Кнудсена [8] для переноса тепла отдельными молекулами. В случае длинных коаксиальных цилиндров формула Кнудсена имеет следующий вид ) [c.322]

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 остаточным газом. Перекос тепла в газах, как известно, происходит посредством конвекции и теплопроводности. Однако в области высокого вакуума (остаточное давление ниже 1 мм рт. ст.) конвективный теплообмен практически отсутствует и тепло передается через газ путем теплопроводности. Зависимость теплопроводности газа от давления определяется соотношением между средней длиной L свободного пробега молекул газа и расстоянием I между теп-лообменивающимися поверхностями. Согласно кинетической теории газов средняя длина свободного пробега молекулы обратно пропорциональна давлению газа и зависит также от природы газа и его температуры [c.110]

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]

Перенос тепла остаточным газом. Согласно предсказанию кинетической теории газов, подтвержденному экспериментами, теплопроводность газа в случае, когда средний свободный пробег его молекул мал по сравнению с расстоянием между теплоотдающей и теплоприемной поверхностями, не зависит от давления газа. Следовательно, если измерять величину теплового потока через воздух при 300° С между поверхностями, удаленными одна от другой на 1 сл и имеющими различные температуры, то обнаружится, что при уменьшении давления от начального, равного 1 ата, до весьма малых значений тепловой поток останется неизменным. Однако в интервале давлений от 100 до 10 мкм рт. ст. наблюдается заметное уменьшение теплового потока, и при давлениях меньших 1 мкм рт. ст. тепловой поток становится примерно пропорциональным давлению газа. Небольшое постоянное количество тепла передается за счет излучения, и если ввести эту поправку, то перенос тепла остаточным газом будет точно пропорционален давлению. [c.167]