Изоляционные конструкционные материалы.

Пробка- пористый материал естественного происхождения из коры пробкового дуба или бархатного дерева. Плиты из пробковой крошки имеют ρ ≤ 180 кг/м³.

Вспученный эбонит (оназот) очень эффективен, имеет до 2000 ячеек в 1 см³, δ ≈ 0.012 μм.

Пенополистирол – материал с замкнутыми порами. Особый интерес – получение пенополистирола из гранул непосредственно в изоляционном пространстве. Гранулы полистирола, насыщенные низкокипящими органическими веществами, вспенивают путем нагревания. Пористые гранулы засыпают в изоляционное пространство, вторично подвергают нагреву. Гранулы еще больше увеличиваются в объеме, размягчаются и склеиваются ( ρ = 20 кг/м³, d_пор> 0.01-0.1мм).

Пенополиуретан получают в результате реакции смешения полиэфира, динзоционата и воды в присутствие катализатора. Заполнение изоляции возможно в жидком виде с последующим затвердеванием. Ядовит. ρ = 100 - 200 кг/м³, до 30 кг/м³.

Пеностекло в виде блоков с плотностью 100 – 400 кг/м³, имеет малое влагопоглащение, легко обрабатывается механически.

С ростом температуры λ_Э увеличивается для всех этих материалов. Абсолютное значение λ_Э для этих материалов при Т=293К равно 0.05 – 0.03 Вт/(мК).

λ_{Э.т=190 К} = (0.65…0.75) λ_{Э.т=293 К}

Тепловые мосты.

КЖ

l

Подвески.

Цепная подвеска

При хорошей тепловой изоляции доля теплопритоков по тепловым мостам, подвескам, опорам, трубопроводам может достигать 50 % .

Стержневая подвеска, длина не более 1м.

Нагрузка до 100 МПа и выше.

опоры

Рис.26

Поток тепла по подвеске

Q _СР= (λ/ l) f (T_T – T_X)

T_T

λ= ( ∫ λ dT ) / (T_T – T_X)

T_X

Средние значения λ для различных материалов подвесок представлены в таблице.

С реднее значение λ δля материала подвесок.

Табл.7

Материал	λ, Βт/(смК)
	Интервал (TT – TX), К
	300 - 77	77 - 20	20 - 4	4 – 2
12Х18Н10Т	0.123	0.055	0.0097	0.007
Монель(66% Ni, 30% Cu, 2% Fe, 2% Mn)	0.207	0.133	0.04	0.007
Константан 60% Cu, 40% Ni	0.22	0.16	0.046	0.006
Медофосфорит	1.91	0.95	0.25	0.07

Цепные подвесы применяют в небольших сосудах. При больших нагрузках термическое сопротивление цепной подвески может стать меньше, чем у стержня( при Р> 10 МПа). Термическое сопротивление цепи:

R _ц ≈ (n/λd) [ (l_T/1.57d) + (28.2K/P^0.33) ],

0 2.5 5.0 7.5 Р, МПа

К

0.75

0.5

0.25

l_T

d

n - число звеньев,

l_T - развернутая длина половины звена,

d - диаметр прутка,

P - удельная нагрузка на цепь,

λ - теплопроводность материала цепи,

K - опытный коэффициент.

Рис.27

Рис.28

Опоры.

δ = 0.02 – 0.5

сталь

Как правило, опоры делаются многослойными.

Малотеплопроводный материал (пластик) или сетка

кольцевая сплошная

Рис.29

Набор одних стальных пластин без прокладок дает уже большой эффект. Например, слоистая опора из пластин с толщиной 0.02 мм (сталь) проводит тепло в количестве 2% от такой же опоры, но выполненной из сплошного материала.

Термическое сопротивление R₀= l/λ элемента опоры зависит от удельного сжимающего давления.

R₀10^-4

м²К/Вт

8

6

4

2

Стальные диски:

1. δ=0.1 οрипудрена двуокисью марганца

2. δ=0.02 χистые

3. δ=0.1 χистые

0 5 10 15 Р, МПа

1

2

3

Рис.30

Для повышения термического сопротивления размещают сетчатые прокладки. При использовании в качестве прокладок стеклопластика удается создать опоры с λ=0.12 Вт/(мК) при удельном давлении 20 МПа.

Тепловой поток по опорам в количестве n :

n

Q_оп ═ (T_Т – T_X) ∑ f _i / R _{оп i}

i═1

n – число опор,

f _i - площадь сечения одной опоры,

R _{оп i} – термическое сопротивление в i-опоре.

Если известно термическое сопротивление одного элемента опоры R₀, то термическое сопротивление опоры из Z элементов составит R _опт= Z R _о.

Опоры также выполняют из стеклопластиковых труб.