Теплопроводность - аэрогель
Cтраница 2
Аэрогель является единственным пористым материалом, теплопроводность которого ниже теплопроводности воздуха, заполняющего поры. С понижением температуры значения коэффициента теплопроводности аэрогеля и воздуха сближаются. [16]
Величина размера пор аэрогеля должна влиять на его теплопроводность. Однако в литературе отсутствуют данные по теплопроводности аэрогеля в зависимости от размеров его пор. Так как поры аэрогеля имеют диаметр, равный сотым долям микрона, наиболее подходящим является адсорбционный метод его оценки. [17]
В таких видах низкотемпературной изоляции, как высоковакуумная, вакуумно-порошковая с аэрогелем иди перлитом, тепло переносится, в основном, излучением. При увеличении температуры теплой стенки с 0 до 50 С коэффициент теплопроводности аэрогеля под вакуумом возрастает в 1 8 раза. Пренебрежение этой зависимостью может привести к ошибочным оценкам эффективности резервуаров и их изоляции. [18]
Причиной сравнительно медленного возрастания теплопроводности аэрогеля при малой степени увлажнения является, по-видимому, его тонкопористая структура, при которой влага распределяется на большой поверхности многочисленных пор, не образуя сплошной пленки с. Образуется пленка с малым термическим сопротивлением, что приводит к более заметному возрастанию общего коэффициента теплопроводности влажного аэрогеля. [19]
Позднее опубликован ряд экспериментальных работ в этой области. Две работы [3], [4] были посвящены изучению влияния давления в области 10 - 5 - 760 мм рт. ст. на теплопроводность аэрогеля кремневой кислоты, являющегося наилучшим теплоизоляционным материалом. Фрадков [5] произвел испытание вакуумно-порошковой изоляции с мипорой при 0 01 мм рт. ст. Катан [6 ] и Лейденфрост [7 ] определили коэффициент теплопроводности под вакуумом нескольких изоляционных материалов, применяемых в Англии и Германии. [20]
Данные по теплопроводности аэрогеля при - 85 С в зависимости от удельной поверхности пор 5 показаны на фиг. По оси абсцисс нанесена величина 1 / 5, пропорциональная диаметру пор. Теплопроводность аэрогеля линейно зависит от этой величины и при уменьшении размера пор стремится к предельному минимальному значению приблизительно 0 012 ккал / м-ч-град. Объемный вес аэрогеля, изменявшийся для исследованных образцов в пределах от 60 до 150 кГ / м3, не оказывает заметного влияния на теплопроводность. [21]
Величины общего объема пор различных образцов аэрогеля близки между собой и составляют 95 - 97 % от объема, занимаемого материалом. Опытные данные по теплопроводности аэрогеля при - 85 С в зависимости от указанной величины нанесены на фиг. Экспериментальные точки довольно хорошо укладываются на прямую линию, пересекающую ось ординат при значении теплопроводности, близком 0 012 ккал / м-ч С. [22]
 |
Зависимость коэффициента теплопроводности изоляционных материалов при средней температуре 223 К от влажности. [23] |
Сначала теплопроводность возрастает при увеличении влажности сравнительно медленно, а при влажности более 5 - 10 % по объему эта зависимость становится более сильной. Наиболее резко выражена такая закономерность у аэрогеля. Причиной сравнительно медленного возрастания теплопроводности аэрогеля при малой степени увлажнения является его тонкопористая структура, при которой влага распределяется на большой поверхности многочисленных пор, не образуя сплошной пленки с высокой теплопроводностью. Образуется пленка с малым термическим сопротивлением, что приводит к более заметному возрастанию коэффициента теплопроводности влажного материала. [24]
В процессе производства аэрогель получают в виде зерен размером в несколько мм. Зерна очень хрупки и легко разрушаются. Влияние их среднего размера на теплопроводность аэрогеля видно на фиг. Резкое возрастание кажущегося коэффициента теплопроводности при увеличении среднего размера зерен выше 4 мм происходит вследствие возникновения конвекционных токов в каналах между зернами. [25]
Величина температурного напора в работе не была указана Авторы считали, что тепловое излучение тел обычной температуры через аэрогель не проходит, а при более высоких температурах, когда возможно присутствие теплового излучения с длиной волны менее 6 мк, проникающего через аэрогель, они предлагали добавлять к аэрогелю окиси металлов. Кроме того, в этой работе было показано, что коэффициент теплопроводности вакуумированного аэрогеля различной плотности с увеличением плотности уменьшается, а коэффициент теплопроводности аэрогеля при атмосферном давлении увеличивается. [26]
Величина температурного напора в работе не была указана Авторы считали, что тепловое излучение тел обычной температуры через аэрогель не проходит, а при более высоких температурах, когда возможно присутствие теплового излучения с длиной волны менее 6 мк, проникающего через аэрогель, они предлагали добавлять к аэрогелю окиси металлов. Кроме того, в этой работе было показано, что коэффициент теплопроводности вакуумированного аэрогеля различной плотности с увеличением плотности уменьшается, а коэффициент теплопроводности аэрогеля при атмосферном давлении увеличивается. [27]
В настоящее время для вакуумно-порошковой изоляции применяется аэрогель кремневой кислоты и перлитовая пудра. Коэффициент теплопроводности аэрогеля 0 0012 - 0 0014 ккал / ( м - ч-град) при температуре - 180 С и давлении 0 01 мм рт. ст., перлитовой пудры 0 0010 - 0 0013 ккал. При повышении давления коэффициент теплопроводности перлита быстро возрастает, достигая при давлении 10 мм рт. ст. 0 02 ккал / ( м-ч-град), что примерно в 4 раза больше коэффициента теплопроводности аэрогеля. Однако перлит позволяет легче создать и поддерживать в нем высокий вакуум. [28]
На рис. 42 приведены кривые, построенные по опытным данным. Величина К уменьшается с увеличением плотности, но это уменьшение происходит не обратно пропорционально плотности, как можно было ожидать, а заметно медленнее. При плотности около 200 кг / м3 коэффициент теплопроводности достигает минимального значения, после чего начинает возрастать. Коэффициент теплопроводности измельченного силикагеля ( размер зерен менее 0 25 мм) приблизительно равен теплопроводности аэрогеля, несмотря на то, что плотность силикагеля в 4 - 5 раз больше. Оба материала представляют собой разновидности геля кремниевой кислоты. [29]
Страницы: 1 2