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

3. Высоковакуумная изоляция

в) Оптические свойства материалов, применяемых при высоковакуумной изоляции

Из формулы (1-4) следует, что при заданных геометрических размерах системы и граничных температурах Т₁ и Т₂ поток лучистого тепла Q_1-2 можно уменьшить путем снижения приведенной степени черноты системы - ε_ПР. В величину ε_ПР по (1-8а) входят значения степеней черноты граничных поверхностей ε₁ и ε₂. Известно, что только абсолютно черное тело поглощает все падающее на него излучение и его степень черноты равна единице. Но абсолютно черное тело - абстракция; все окружающие нас тела по свойствам отличаются от абсолютно черного и являются «серыми». Степень черноты (поглощательная способность) серого тела меньше единицы. Для того чтобы получить возможно меньше значение ε_ПР надо стремиться к тому, чтобы ε₁ и ε₂ были по возможности наименьшими. Чем «чище» поверхность тела, тем меньше его степень черноты, поэтому металлические поверхности 1 и 2, экраны (если они имеются) полируются (полируются лишь обращенные друг к другу поверхности, участвующие в лучистом теплообмене).

В низкотемпературных установках, в сосудах для хранения ожиженных газов, использующих высоковакуумную изоляцию, в качестве конструкционного материала применяются в основном металлы - медь, алюминиевые сплавы, стали. В последние годы за рубежом и в нашей стране создаются отдельные узлы и целые сосуды для ожиженных газов из пластмасс.

В табл. 1-4 приведены значения степени черноты различных материалов в зависимости от состояния их поверхности и температур поверхностей. Таблица составлена на основе литературных данных. Существуют два рода этих данных: 1) степень черноты, измеренная по излучению в направлении нормали к излучающей поверхности - нормальная степень черноты; 2) степень черноты, определенная по излучению в полупространство, т. е. осредненная по всем углам между нормалью и касательной - полусферическая степень черноты. Плотность излучения металла минимальна в направлении нормали и возрастает с увеличением угла между лучом и нормалью. В результате этого полусферическая степень черноты в 1,1-1,3 раза больше нормальной. В расчетные формулы для лучистого теплообмена следует подставлять значение полусферической степени черноты.

Таблица l-4 Степень черноты полного нормального теплового излучения для различных конструкционных материалов

* Полусферическая степень черноты.

Рассмотрение данных о степени черноты конструкционных материалов при низких температурах позволяет сделать следующие выводы:

1. Металлы с наибольшей отражательной способностью (наименьшая степень черноты) обладают наименьшим электрическим сопротивлением - медь, серебро, золото, алюминий.

2. С понижением температуры степень черноты поверхности уменьшается.

3. Загрязнение хорошо отражающих поверхностей увеличивает степень черноты.

4. Сплавы имеют большую степень черноты, чем чистые металлы.

5. Обработка поверхностей, приводящая к уплотнению поверхностного слоя (например, механическая полировка), увеличивает степень черноты.

Следующая страница: 1-3-г. Высоковакуумная изоляция. Перенос тепла