Перенос тепла в изоляции

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]

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]

В предыдущих трех главах были подробно рассмотрены характеристики течения и переноса в тех случаях, когда выталкивающая сила возникала вследствие разности температур. Однако имеется важный класс течений, в которых движущая сила потока создается вследствие совместного влияния переноса тепла и химических компонентов. Подобные явления наблюдаются, например, при очистке емкостей, когда остатки жидкости диффундируют в окружающую среду, имеющую иную температуру, или при термообработке пластиков, а также при изготовлении кабелей с мягкой изоляцией. Перенос такого типа происходит и в ходе многих других химических процессов, когда создается разность концентраций разнородных веществ. Характеристики термической конвекции в атмосфере, обусловленной солнечным нагревом земли, зависят от разности концентраций водяного пара. Конвективные токи в толще воды возникают вследствие сравнимых по величине изменений плотности, обусловленных градиентами температуры и концентрации растворенных в воде веществ. Зачастую требуется в основном найти скорости переноса химических веществ и полной энергии. Подобные процессы рассматриваются в данной главе с целью определить параметры переноса на основе понимания основных механизмов таких течений. [c.335]

Естественная конвекция в замкнутых и незамкнутых полостях характерна для многих технических приложений. Так, в строительном деле изоляцией часто служат просто воздушные промежутки (полости) в многослойных панелях. При этом процесс переноса тепла сводится к естественной конвекции в полостях, заполненных либо обычной жидкостью, либо насыщенным жидкостью пористым материалом. Необходимость снижения тепловых потерь в солнечных коллекторах также требует учета естественной конвекции между горячим поглотителем солнечной энергии и пропускающим ее прозрачным покрытием, а также между покрытиями (если их несколько), используемыми для изоляции. При этом для уменьшения потерь могут использоваться также сотовые структуры. Исследовались возможности учета процессов естественной конвекции в замкнутых областях при [c.236]

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 защиты криогенных резервуаров (баков), трубопроводов от теплообмена с внешней средой применяют некоторые виды вакуумной изоляции в сочетании с экранами, обеспечивающими высокое тепловое сопротивление лучистому переносу тепла. Прямые тепловые мосты, соединяющие горячую и холодную стенки, в максимальной степени уменьшают. Низкотемпературная тепловая изоляция разделяется на высоковакуумную, вакуумно-порошковую и экранно-вакуумную. [c.501]

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]

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]

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]

Многослойная изоляция выполняется в виде отдельных матов, укладываемых в полости, последние затем вакуумируются. При увеличении зазоров между матами возрастает перенос тепла, поэтому изоляцию монтируют путем намотки. Для упрощения изготовления изоляции и снижения ее стоимости теплоизолирующий материал (например, лак или смолу) наносят на одну из сторон металлической фольги или металлизированной (полимерной) пленки. [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]

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]

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]

Перенос тепла в изоляции излучением [c.35]

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]

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]

Перенос тепла в многослойной изоляции [c.133]

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]

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]

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]

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]

Вакуумно-порошковая теплоизоляция представляет собой порошкообразный материал, находящийся в ваку-умированном пространстве. При использовании этого вида изоляции процесс теплопередачи включает три одновременно действующих механизма переноса тепла [c.113]

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]

Порошково-вакуумная изоляция при достаточной толщине обеспечивает меньшие теплопритоки, чем чистый вакуум. Требуется более низкий вакуум, который значительно легче поддерживать. Эту изоляиию целесообразно использовать при более высоких температурах, когда велик лучистый перенос тепла. Недо-статка И этого типа изоляции являются газовыделение порошковых материалов, что требует длительного времени откачки с применением подогрева уплотнение порошка при вибрационных нагрузках, что ухудшает теплоизоляцию. Этот тип теплоизоляции используется в сравнительно крупных криогенных системах, от температурного уровня жидкого водорода и выше порошкововакуумные материалы применяются для теплоизоляции корпусов ожижителей, трубопроводов, емкостей. [c.214]

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 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]

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 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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология