ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перенос тепла в многослойной изоляции из "Тепловая изоляция в технике низких температур" 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] Коэффициент эффективности экранирования т] определяется в общем случае уравнением (75). [c.134] Степень черноты алюминиевой фольги обычно равна 0,03—0,06, а плотность укладки большей частью находится в пределах от 5 до 50 1/см. Следовательно, проводимость тепла излучением через многослойную теплоизоляцию составляет 0,01— 0,1 мвт/ (м-град). [c.134] В действительности многослойная изоляция помещается между двумя замкнутыми оболочками. Поэтому точные расчеты в общем случае следует вести по уравнению (76), а для цилиндрического или сферического слоев — по полученным нами формулам (77) и (78). [c.134] Расхождение между значениями, вычисленными по точной и приближенной формуле, составляет 11%- В приведенном примере отношен 1е 2/ 1 = 1.5, тогда как на практике оно, как правило, меньше. В результате расхождение также будет меньше. [c.135] На основании изложенного можно заключить, что тепловой поток через многослойную теплоизоляцию можно с достаточной для технических расчетов точностью вычислять по формулам переноса тепла теплопроводностью. [c.135] 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] Подсчет показывает, что теплоизолирующие прокладки уменьшают перенос тепла излучением не более чем на 10%. [c.136] Количество тепла, переносимое излучением, можно определить опытным путем, исследовав зависимость теплового потока (или кажущегося коэффициента теплопроводности) от температуры изоляции. Исследование может быть проведено несколькими методами. При использовании стационарного метода определяют тепловой поток при различной температуре теплой и холодной граничных стенок или находят распределение температур по толщине изоляции, измеряя температуру отдельных экранов. При использовании последнего метода вычисляют значения коэффициента теплопроводности на отдельных участках слоя изоляции, имеющих различные граничные температуры, находя таким образом зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. [c.136] Применяя нестационарные методы, в частности метод монотонного нагрева, можно также получить температурную зависимость коэффициента теплопроводности. [c.136] Наклон прямых уменьшается по мере увеличения числа экранов в 1 см толщины изоляции. По наклону можно вычислить с помощью уравнения (137) степень черноты экранов. Вычисленные значения степени черноты находятся в пределах 0,06— 0,09. Такие сравнительно высокие значения могут быть объяснены следующим. Во-первых, использованная в опытах фольга имела лишь 9-ый класс чистоты поверхности. Во-вторых, при выводе уравнения (137) сделаны допущения о постоянстве коэффициента теплопроводности теплоизолирующих прокладок и степени черноты экранов. В действительности эти величины возрастают с увеличением температуры, что приводит к увеличению наклона экспериментальных прямых. [c.137] На рис. 59 нанесены точки, соответствующие приведенным в работе [80] и рассчитанные по данным работы [75]. Они также хорошо ложатся на прямые линии, за исключением одного значения при температуре граничных стенок 383 и 243° К. По-видимому, в этой области температур степень черноты алюминиевой фольги заметно возрастает. Это подтверждается результатами испытаний многослойной изоляции при температурах до 1200°К [105]. Вычисленное по уравнению (137) значение степени черноты 0,21 для алюминированной полиэфирной пленки хорошо согласуется с непосредственным измерением степени черноты (см. табл. 3). [c.137] Проводимость тепла излучением можно также определить, измеряя коэффициент теплопроводности пакета изоляции при различном числе экранов в пакете, т. е. различном расстоянии между экранами, удаляя из образца часть экранов. Результаты таких опытов иллюстрируются рис. 60. Наклон прямых, харак-теризуюший проводимость излучением, приблизительно одинаков для обеих текстур изоляции. Вычисленное по наклону прямых значение степени черноты экранов пз алюминиевой фольги равно 0,056. [c.138] При небольших нагрузках средняя плотность волокнистого материала, отнесенная к полному объему многослойной изоляции, сравнительно мала, и тепловое сопротивление контактов между слоями значительно больше теплового сопротивления самих слоев. С увеличением нагрузки слои сближаются, многослойная изоляция становится более однородной по объему и ее структура все лучше удовлетворяет модели, положенной в основу при выводе уравнения (58). Следовательно, это уравнение должно хорошо описывать зависимость теплопроводности многослойной изоляции от нагрузки на нее при повышенных давлениях. [c.142] Структура тканей в еще большей степени отличается от модели, представленной на рис. 9. Элементарные волокна в тканях соединены в нити, которые переплетаются между собой, переходя при этом периодически с одной стороны полотна на другую и обратно. Оказалось, однако, что и в этом случае уравнение (58) может давать не только качественное, но и количественное согласие с экспериментальными данными. В частности, опытные значения теплопроводности изоляции с прокладками из стеклосет-ки ССА хорошо ложатся на линию 5, построенную по уравнению (58) (рис. 65). [c.143] Опытные данные по теплопроводности многослойной изоляции в зависимости от механического давления и от плотности могут быть представлены в широком диапазоне прямыми линиями в логарифмических координатах. Это позволяет легко получить эмпирические уравнения для описания указанных зависимостей. [c.143] Для ряда текстур значения постоянной kp приблизительно одинаковы и равны 2,3, если р выражено в Мн/м и Я в мвтЦм X X град). [c.143] Постоянная зависит от текстуры изоляции и для исследованных текстур находится в пределах (0,5—1,2) 10 . [c.143] Вернуться к основной статье