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

3. Высоковакуумная изоляция

а) Область применения, принципиальные основы высоковакуумной изоляции, схема исполнения

Высоковакуумная изоляция широко применяется в ожижителях, рефрижераторах и сосудах для хранения ожиженных и замороженных газов.

Кроме того, вакуумирование изоляционного пространства - необходимое требование для порошково- и экранно-вакуумной изоляции. В высоком вакууме (остаточное давление газа ~10-5-10-6 Тор) тепловой поток передается в основном излучением (~90% всего потока). Остальная часть тепла (~10%) передается вследствие теплопроводности остаточных газов, так как весь воздух удалить невозможно. При столь низком давлении конвективный теплообмен практически отсутствует. Количество тепла, передаваемое излучением, при прочих равных условиях (равные тепловоспринимающие поверхности, одинаковый градиент температур) существенно ниже того, которое воспринимает холодная поверхность при использовании лучшей газонаполненной изоляции. Высоковакуумная изоляция поэтому более эффективна, однако она сложнее и дороже газонаполненной изоляции.

Впервые применил вакуумную изоляцию в 1887 г. французский исследователь д'Арсонваль. Он изготовил цилиндрические стеклянные сосуды с двойными стенками, из пространства между которыми был удален воздух. Заслуга значительного усовершенствования сосудов с вакуумной изоляцией принадлежит Дж. Дьюару, который разработал способ уменьшения лучистого потока путем серебрения стеклянных стенок сосуда. Дьюар предложил также использовать адсорбент (активированный уголь) для улучшения и длительного сохранения вакуума, что позволило изготовлять сосуды из металлов, выделяющих в вакууме большее количество газов, чем стекло.

Сосуды с вакуумной изоляцией называют «сосудами Дьюара», а иногда и просто «дьюарами». Принципиальная схема исполнения высоковакуумной изоляции показана на рис. 9.

Рис. 9. Принципиальная схема исполнения высоковакуумной изоляции: 1-наружный контейнер; 2 - внутренний сосуд для аппаратуры низкотемпературной установки или криогенной жидкости; 3 - высокий вакуум (10^-5-10^-6 Тор); 4 - свинцовая трубка для откачки воздуха, закрытая предохранительным колпачком; 5 - чаша с адсорбентом.

Следующая страница: 1-3-б. Высоковакуумная изоляция. Теплообмен излучением