Анизотропность изоляции, краевые эффекты.

Теплопроводность изоляции в продольном направлении λ_пр на два порядка выше поперечной λ_эф.

λ_эф

λ_пр>> λ_эф

λ_пр

Рис.20

Способы укладки изоляции на сосуды должны исключать (уменьшать) краевые эффекты, которые возникают при соприкосновении экранов, имеющих разные температуры.

Плоско-цилиндрический Сложный крой Бинтование

прокладки

экраны

Рис.21

В лучшем случае укладки для сосудов 5—50 л λ_эф=0.08—0.1 мВт/мК.

Вакуумно—порошковая (впи) и вакуумно—волокнистая изоляция.

Два типа ВПИ:

Зернистая (аэрогель, аэрогель, белая сажа) имеет зернистую структуру, т.е. шаровидные частички d=5—20 мкм. Содержит поры между зернами и в самих зернах( вторичная пористость).

Порошковая—имеет ячейную структуру( перлит, вермикулит) и не имеют вторичной пористости.

Вспученный вермикулит получают из минерала сложного высоко гидротизированного алюмосиликата магния. Простая технология и низкая стоимость определяют применение вермикулита (ρ=100—200 κг/м³; d=1—12 мм).

Вспученный перлит образуется при обжиге вулканического минерала перлита ρ=40—300 κг/м³; d<3 мм. Для КУ d=0.25 мм (пудра).Легко вакуумируется, обладает малой гигроскопичностью.

Белая сажа—тонкодисперсный порошок, состоящий из двуокиси кремния(ρ=160—240 кг/м³; d=5—10 мкм).

Аэросил получают сжиганием четырех хлористого кремния в среде водорода. По свойствам близок к белой саже.

Аэрогель кремниевой кислоты—высокоэффективный вид изоляции с мелкодисперсной структурой. Получают удалением воды из геля кремниевой кислоты при давлении и температуре выше критической. Жидкость переходит в пар непосредственно в порах материала, что исключает сжатие пор силами поверхностного натяжения (ρ=60—100 κг/м³; d=1—2 мм). Низкий λ_э медленно увеличивается при ухудшении вакуума. Прозрачен для тепловых лучей. При попадании влаги увеличивается λ_э. Для уменьшения гигроскопичности обрабатывается фтористыми соединениями, бутиловым спиртом.

Мипора—отвердевшая пена мочевино-формальдегидной смолы. Выпускают в виде блоков с ρ=10—20 кг/м³. В изоляционный объем помещают в виде крошки с плотностью набивки ρ=40—50 кг/м³. Гигроскопична, взрывоопасна и огнеопасна при большой плотности.

Для порошкообрызных материалов важны механические свойства: текучесть и уплотняемость. Текучесть характеризуется углом естественного откоса (рис.22). Аэрогель α=19º. Ïерлит α=28º.

α

Рис.22

Волокнистые изоляционные материалы:

Минеральная вата—дешевая и доступная d=6—10 мкм, l=5—20 мм. Получают из шлаков. Раздражает кожу и слизистые оболочки. Гранулированная вата свободна от этого. Для уменьшения пыления добавляют масло до 1%. Из-за этого нельзя применять для изоляции сосудов и трубопроводов, содержащих кислород.

Стеклянная вата - d=3—30 мкм, l ≈100 мм. Из стекловаты изготавливают маты и полосы.

Шелковые очесы — отходы шелкопрядильной промышленности. По λ_эф близки к минеральной вате и стекловате. Более безопасны для здоровья.