д атмосферного тиску до високого вакууму визначається відношенням довжин вільного пробігу молекул газу між зіткненнями один з одним і між зіткненнями їх зі стінками твердого тіла. Розрахунок перенесення тепла газом залежить від правильного підходу до оцінки величини, обумовленою структурою дисперсного матеріалу.
Теплоперенос теплопровідністю в зернистих матеріалах зазвичай розраховують, беручи -яку впорядковану (наприклад, кубічну або тетраедричних) укладку зерен. Розглядаючи зернистий матеріал, як шар безладно розташованих зерен, в якому число торкань одного зерна з сусідніми взаємопов'язане з пористістю матеріалу, вдалося отримати нову формулу для визначення коефіцієнта теплопровідності зернистих матеріалів. Використання теорії контактного теплообміну дозволило також знайти залежність коефіцієнта теплопровідності зернистих і волокнистих матеріалів від механічного тиску на них.
Променистий теплової потік в ізоляції послаблюється в результаті розсіювання і поглинання ізоляційним матеріалом. Він затримується також металевими екранами у вигляді фольги або дрібних частинок. Теорія розсіяння випромінювання окремими частинками просунулася досить далеко у своєму розвитку, чого не можна сказати про теорію переносу випромінювання в дисперсних середовищах. Зіставлення результатів експериментального дослідження вакуумно-порошкової ізоляції з даними теорії для окремих частинок дає можливість оцінити вплив різних факторів на розсіювання випромінювання малими частками в дисперсних середовищах.
Як видно, всі види теплообміну в дисперсному середовищі залежать, в першу чергу, від її структури. Тому вивчення структури (розмірів часток і пір, питомої поверхні) є важливою складовою частиною дослідження теплообміну в низькотемпературної ізоляції.
В
Теплоізоляційні матеріали та їх властивості
Теплоізоляційні матеріали поділяються на волокнисті, зернисті і ніздрюваті (піноматеріали). У теплотехніки отримали широке поширення також вироби у вигляді матів, плит, шкаралуп і іншої форми, виготовлені з волокнистих і зернистих матеріалів з додаванням сполучних матеріалів. У техніці низьких температур такі вироби використовують рідко, оскільки вони мають порівняно високий коефіцієнт теплопровідності. Характеристика теплоізоляційних матеріалів дана в ряді монографій і довідників.
На теплообмін в низькотемпературної ізоляції великий вплив мають конвективні струми повітря. Теплообмін при природній конвекції тим інтенсивніше, чим більше комплекс, де - коефіцієнт об'ємного розширення, - кінематична в'язкість і - температуропровідність. Величина цього комплексу для повітря при зниженні температури з 273 до 173К зростає в 6 разів, а при подальшому зниженні до 90К - в 70 разів. Зменшення конвективного теплообміну в низькотемпературної теплоізоляції досягають зменшенням розмірів пустот (пор) в ній. З цією метою, зокрема, зернисті матеріали застосовують зазвичай у вигляді порошків з розміром зерен менше 1 мм. Нижче наведена коротка характеристика матеріалів, що застосовуються в техніці низьких температур, із зазначенням особливостей їх використання.
Характеристики і область застосування
В
Волокнисті матеріали . Волокнисті матеріали використовуються в техніці низьких температур здебільшого для теплоізоляції апаратури установок скраплення і поділу газів
Мінеральна вата є одним з найбільш дешевих і доступних матеріалів. Вона складається з склоподібних волокон, одержуваних з розплавів гірських порід (граніту, глини, доломіту, кварциту) або шлаків металургійних печей. Сировина розплавляється в вагранці і витягується в нитки розплаву шляхом роздування струменем пари плі повітря. Утворена вата складається з волокон діаметром б-10 мкм і довжиною від 3 до 20 мм і містить деяку кількість кульок - В«корольківВ», так як краплі розплаву при роздуванні не встигають повністю витягнутися в нитки.
Коефіцієнт теплопровідності мінеральної вати залежить від діаметра волокон, змісту В«КорольківВ» і ступеня ущільнення. p> При середній температурі 580 - 190 В° К він становить 0,03 - 0,04. Для зменшення конвективних струмів в ізоляції вату слід набивати в ізоляційне простір низькотемпературних установок до максимально можливої вЂ‹вЂ‹щільності (300-400). Досвід показує, що щільність набивання вати в ізоляційне простір приблизно в 1,5 рази вище щільності її в лабораторному циліндрі під навантаженням 9807 н/м2 (0,1 кг/см2). Це співвідношення дає можливість заздалегідь визначити потрібну для ізоляції кількість мінеральної вати і оцінити коефіцієнт теплопровідності ізоляції вироби.
Волокна мінеральної вати при монтажних роботах вражають шкіру і дихальні шляхи. Цей недолік значною мірою усунений в гранульованої мінеральній ваті, яка складається з грудочок розміром 10-15 мм, утворених з волокон механічним шляхом. Гранульована вата не має В«корольківВ», ї...
