рази менше. При цьому значно покращаться умови праці при завантаженні ізоляції і зменшиться приплив тепла через ізоляцію.
В установках для зрідження водню з насипною ізоляцією повітря, що міститься в ізоляційному обсязі, буде конденсуватися в зоні ізоляції, що має температуру нижче 80 В° К. Тому ізоляцію заповнюють воднем 'або гелієм під надлишковим тиском 50-100 н/м2. Коефіцієнт теплопровідності ізоляції в цьому випадку в 3-5 разів 'вище, ніж у ізоляції, заповненої повітрям. Тому для зменшення загальної товщини ізоляції її поділяють герметичною перегородкою на два шари, з яких воднем заповнюють лише шар, прилеглий до холодної апаратурі. Це дозволяє зменшити товщину ізоляції приблизно в 3 рази, не збільшуючи теплопритоку через неї.
Витрата дорогого низькотемпературного холоду рівня 20 В° К може бути зменшений шляхом установки екрану, охолоджуваного рідким азотом. При заданій загальній товщині ізоляції 6 може бути знайдено теоретично оптимальне місце розташування екрану.
Позначимо через x товщину ізоляції між екраном і поверхнею холодного апарату, - температури зовнішнього кожуха, екрану і холодного апарату, - теплопровідність ізоляції до і після екрана.
Тепло, проникаюче через ізоляцію, компенсується холодильним циклом на рівнях. для компенсації втрат холоду на рівні знадобиться робота, де - термодінаміческтй ККД холодильного циклу на рівні. Відповідно, для компенсації втрат холоду на рівні буде необхідна робота. p> Враховуючи, що і, знаходимо:
В
Ця сума повинна бути мінімальною. Прирівнюючи нулю першу похідну, отримуємо:
В
З цього рівняння можна знайти х. Якщо покласти, то отримаємо х = 0,7 і
Подальшого зниження втрат холоду досягають шляхом застосування вакуумних видів ізоляції.
У конструкціях з вакуумними видами ізоляції граничні стінки повинні мати порівняно велику товщину, що забезпечує стійкість від зминання під впливом атмосферного тиску. М.І. Блат, С.Є. Бреслер і Ю.М. Рябінін запропонували, використовувати ізоляційний матеріал для підтримки стінок і сприйняття навантаження від атмосферного тиску. Промислові конструкції тонкостінних панелей з вакуумними видами ізоляції були розроблені лише недавно. В якості ізоляційного матеріалу використовується скловолокно або перліт. Товщина вакуумованого скловолокнистого мату зменшується під впливом атмосферного тиску приблизно на 2%, Надалі товщина поступово стабілізується, зменшуючись ще на 2% через 1000 ч. Коефіцієнт теплопровідності мату майже не змінюється при обтисненні.
Панель зі скловолокнистим матом відкачується 30 хв при 300 В° С, що забезпечує початковий тиск близько 1 н/м2. Вакуум має тенденцію до підвищення і зберігається за даними випробувань 10 років. Середня товщина панелей становить 10-12 мм. У панелях розміром 1 X 1 м тепловий потік через краї, виконані з нержавіючої сталі товщиною 0,25 мм, приблизно в 2 рази менше теплового потоку через ізоляцію панелі. Панелі площею 0,3 м2 і більше еквівалентні по изолирующему дії мату такої ж площі зі скловолокна щільністю 40 кг/м2 і товщиною 90-100 мм.
В якості порошку для заповнення панелей був обраний перліт. Випробування показали, що найменшою стискальністю володіє крупнозернистий перліт, для якого стиск під атмосферним тиском становить близько 10% за об'ємом.
Стінки панелі виготовляють з листової холоднокатаної сталі товщиною 0,7 мм. Протилежні стінки панелі з'єднують по краях проставками U-подібної форми з нержавіючої сталі з метою зменшення потоку тепла між теплою і холодною стінками. Проставка приварюється між двома гладкими стінками і може утворювати закруглені кути.
Бажано, щоб в панелі було якомога менше отворів, для чого був розроблений спосіб введення порошку в панель через одне невелике отвір. Пристрій являє собою ежектор, в який потоком повітря високого тиску порошок засмоктується і потім подається в панель. Трубка, по якій іде зважений в повітрі порошок, оточена зовнішньої концентричній трубкою, по якій повертається відпрацьований газ. Тиск усередині панелі регулюється шляхом зміни швидкості виходить потоку. Під час процесу заповнення панель повинна вібрувати, щоб полегшити заповнення порошком усіх кутів. При заповненні в панель вводиться слабкий надлишок порошку; в процесі вакуумування порошок стискається і панель згладжується.
Прикладом застосування описаних панелей може служити холодильник з внутрішнім об'ємом 550 дм3 та ізоляцією товщиною 16 мм. Замість використання в холодильнику окремих панелей його корпус виконаний з зовнішньої і внутрішньої оболонок, які з'єднуються у краю, зверненого до дверцят. Дверцята виготовлена ​​з окремої панелі.
Згідно результатами випробувань ряду панелей збільшення тиску протягом трьох років від вихідного тиску 2,7 н/м2 становило від 24,6 до 66,6 н/м2.
