Г.И. Абрамов, В.М. Бродянский. Хранение и транспорт ожиженных газов

Часть 1 НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ

1. Назначение и особенности низкотемпературной тепловой изоляции

Большая часть аппаратуры и трубопроводов низкотемпературных установок, криогенные жидкости имеют температуру существенно ниже температуры окружающей среды. Поэтому всегда существует тепловой поток, направленный из окружающей среды в низкотемпературную часть криогенной установки. Компенсация этих теплопритоков требует дополнительных энергетических и капитальных затрат. В сосудах для хранения и транспорта криогенных жидкостей приток тепла извне вызывает испарение жидкости. Назначение тепловой и изоляции в криогенной технике - сводить до минимума приток тепла из окружающей среды.

С понижением уровня температуры изолируемого объекта (Т) к изоляции предъявляются особенно высокие требования по уменьшению проходящего через нее теплового потока. Это обусловлено главным образом тем, что с понижением температуры Т энергетические затраты на единицу проникающего извне теплового потока (Q) резко возрастают. Величина необходимой для этого работы (L) определяется формулой [1, 2]

  (1-1)

где τ_e - эксергетическая температурная функция, равная
T_ос - температура окружающей среды;
η_e - эксергетический к.п.д. рефрижератора.

Поскольку абсолютная величина τ_e по мере понижения Т быстро возрастает, стремясь при Т→0 к бесконечности, соответственно растет и значение L. Следует также иметь в виду, что значение η_e по мере понижения T существенно уменьшается, что вызывает ускорение роста L.

Вторым фактором, увеличивающим потери от теплопритока через изоляцию, является увеличение градиента температур ΔT=T - T_ос при уменьшении Т и соответствующее увеличение Q.

Наконец, при хранении и транспорте криогенных жидкостей необходимо учитывать, что, как правило [исключение составляет водород], чем ниже критическая температура вещества, тем меньше теплота парообразования. Поэтому один и тот же теплоприток Q через изоляцию приводит к тем большим потерям жидкости от испарения, чем ниже ее нормальная температура кипения. В криогенной технике применяется несколько видов теплоизоляции: работающая при атмосферном давлении, высоко-вакуумная, волокнисто- и порошково-вакуумная, экранно-вакуумная и экранно-вакуумно-порошковая.

Следующая страница: 1-2. Теплоизоляция, работающая при атмосферном давлении