ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы измерения коэффициентов теплопроводности изоля- I ционных материалов из "Транспорт и хранение промышленных сжиженных газов " Целесообразность применения того или иного вида изоляции определяется ее механическими характеристиками, технико-экономическими показателями, конструкционными особенностями изолируемого оборудования, условиями работы, специальными и дополнительными требованиями в каждом конкретном случае. [c.52] При выборе тепловой изоляции необходимо учитывать также затраты на стоимость самой изоляции, ее монтаж, соотношение между тепловыми потерями и, кроме того, габариты, форму и назначение емкости [15, 51]. Однако основным требованием остается минимальный коэффициент теплопроводности. [c.52] Все материалы, используемые в насыпной изоляции, имеют пористую структуру. Чем больше объем пор, т. е. чем меньше плотность материала, тем ниже его коэффициент теплопроводности. Это обстоятельство особенно важно для изготовления средств транспортирования сжиженного газа, так как при одновременном снижении плотности и теплопроводности изоляционного материала можно уменьшить толщину и массу изоляции и тем самым снизить расходы. [c.53] Большое значение имеет влажность изоляции при увеличении влажности возрастает теплопроводность. Скорость увлажнения материала тем меньше, чем тоньше его поры, поэтому в условиях эксплуатации аэрогель увлажняется медленнее, чем другие материалы, несмотря на его высокую гигроскопичность. [c.53] Насыпная изоляция обычно применяется для теплоизолирования трубопроводов и стационарных резервуаров емкостью более 100 м , используемых для жидких кислорода, азота и метана, а также морских судов для перевозки жидкого метана. [c.53] Высоковакуумная изоляция позволяет резко снизить теплопередачу к сжиженному газу. [c.53] К недостаткам этого вида изоляции относятся необходимость герметического кожуха, не подвергающегося деформации при атмосферном давлении трудности создания и поддержания в период эксплуатации высокого вакуума необходимость тщательной обработки стенок, ограничивающих вакуумируемое пространство, и применение материалов с малой степенью черноты (меди). Коэффициент теплопроводности высоковакуумной изоляции составляет примерно 0,00046 Вт/(м-К), остаточное давление от 0,13-10 до 0,13 Па. [c.53] Этот вид изоляции нашел применение при защите сосудов для жидких кислорода, азота и аргона емкостью 1—50 л. В сочетании с экранами из фольги, алюминия, меди или неметаллических материалов (а в отдельных случаях с охлаждением жидким азотом) этот вид изоляции применяется также для сосудов, в которых хранятся большие количества жидких водорода или гелия [76]. [c.53] Основными преимуществами вакуумно-порошковой изоляции являются отсутствие необходимости в высоком вакууме и возможность создания требуемого разрежения (остаточное давление 133(10 2—10-з) Па с помощью обычного механического насоса исключение необходимости полировки стенок и возможность использования различных металлических материалов снижение теплопередачи через изоляцию за счет применения недефицитных порошкообразных материалов более простой монтаж (по сравнению с высоковакуумной изоляцией). [c.54] К недостаткам этого вида изоляции относятся трудности при вакуумировании вследствие сопротивления, создаваемого слоем порошка (из-за большой его поверхности и адсорбционных свойств порошков) трудности при заполнении изолирующего пространства (чтобы при встряске не возникали пустоты) необходимость специальной обработки порошков для снижения их гигроскопичности увеличение количества тепла, отводимого в процессе охлаждения, так как для этого вида изоляции характерно увеличение теплоемкости. [c.54] Вакуумно-порошковая изоляция нашла применение для изоляции трубопроводов, стационарных и транспортных сосудов для жидких кислорода, азота, аргона, водорода (емкостью более 100 м ) и метана. [c.54] Многослойная (вакуумно-многослойная) изоляция позволяет снизить (на порядок) коэффициент теплопроводности по сравнению с вакуумно-порошковой изоляцией, уменьшить массу изоляции на единицу объема (по сравнению со всеми видами, кроме высоковакуумной), сокращает период охлаждения изоляции и предотвращает усадки (по сравнению с вакуумно-порошковой изоляцией). [c.54] Существенными недостатками многослойной изоляции являются необходимость создания и поддержания высокого вакуума в межстенпом пространстве (остаточное давление 1,3-10 3 Па) сложность монтажа на оборудовании, необходимость размещения в изоляции подвесок, опор и трубопроводов, а также высокая стоимость массы изоляции на единицу объема материала. [c.54] Многослойная изоляция нашла применение главным образом для защиты трубопроводов и сосудов любой емкости для жидких водорода и гелия и сосудов для жидких кислорода, азота и аргона. [c.54] Измерение коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов при низких температурах основано на определении массы испарившейся криогенной жидкости (например, жидкого кислорода или азота) в результате подвода тепла к образцу теплоизоляции. Этот способ используется для определения коэффициента теплопроводности. как при атмосферном давлении, так и в условиях вакуума [81—84]. [c.55] Для измерения коэффициента теплопроводности насыпной (пористой) тепловой изоляции [85] применяют шаровой прибор (рис. 13), состоящий из внутреннего и наружного шаров, между которыми размешается слой изоляции. Внутренний сосуд полый с горловиной, через которую его заполняют жидким азотом или другой криогенной жидкостью. Шаровой прибор помещают в водяную ванну — термостат, чтобы поддерживать температуру наружной поверхности постоянной. [c.55] В приборе создаются низкие давления. Давление от 0,133 до 133 Па измеряется термоэлектрическим вакуумметром, более высокое давление от 133 до 26 600 Па— ртутным манометром и от 26 600 до 101 325 Па — пружинным манометром. Тепловой поток определяют по количеству испарившегося жидкого азота (по реометру). [c.55] Шаровые приборы имеют диаметр наружного шара от 100 до 268 мм, внутреннего — от 82 до 202 мм. [c.55] Коэффициент теплопроводности любого другого вида тепловой изоляции в диапазоне 4—240 К можно измерить также методом неограниченного плоского слоя [84]. [c.56] Этот метод особенно пригоден для исследования многослойной изоляции. Образец теплоизоляции помещают между двумя плоскостями-—охлаждаемой и нагреваемой. Через нагреваемую плотность циркулирует термостатированная жидкость при температуре опыта. Охлаждающей средой может служить любая криогенная жидкость (жидкие азот, водород или гелий). Тепловой поток измеряется по расходу криогенной жидкости. Ошибка измерения в этом методе составляет 5%. При исследовании более теплопроводных материалов ошибка опыта уменьшится. [c.56] Вернуться к основной статье