Способ теплоизоляции криогенных аппаратов и трубопроводов Советский патент 1990 года по МПК F16L59/00 

Изобретение относится к криогенной тех- ике и может быть использовано преимущественно при теплоизоляции криогенных аппаратов и трубопроводов, эксплуатируемых в стационарных и транспортных условиях.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления и повышение надежности теплоизоляции.

На изолируемую поверхность первоначально плотно наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки преимущественно из фторопласта, поверх которых наматывают несколько слоев металлизированной экранирующей, преимущественно полимерной или лавсановой пленки предварительно скрученной в жгуты, а затем путем бинтования наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки, преимущественно из фторплас- та или лавсана, причем между последним слоем телоизолирующей пленки и герметичным кожухом оставляют свободное кольцевое пространство - зазор, а затем объем

герметичного кожуха вместе с намотанной теплоизоляцией заполняют малотеплопроводной газовой средой под избыточным давлением, например ксеноном, криптоном или их смесью.

Поверх первоначально намотанных нескольких слоев теплоизолирующей пленки наматывают путем чередования сначала нескольких слоев гофрированной ленты или трубки малого диаметра из фторлонлавсана и нескольких слоев металлизированной экранирующей полимерной пленки, первоначально скрученной в жгут, а затем путем бинтования наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки преимущественно из фторпласта или лавсана, причем между последним слоем теплоизолирующей пленки и герметичным кожухом оставляют свободное кольцевое пространство - зазор, а затем объем герметичного кожуха вместе с намотанной теплоизоляцией заполняют малотеплопроводной газовой средой под избыточным

сл 1

оэ 1 1

давлением, например ксеноном, криптоном или их смесью.

На чертеже приведен аппарат для хранения криогенной жидкости.

Аппарат содержит криогенный сосуд 1, обечайку «холодного внутреннего сосуда 2, герметичный кожух 3, плотную намотку нескольких слоев 4 фторопластовой пленки, металлизированную (алюминизированную) полимерную пленку 5, скрученную предварительно в жгуты, теплоизолирующую пленку 6 из фторопласта или лавсана, свободное изолирующее кольцевое пространство (зазор) 7, штуцера входа 8 и выхода 9 для заполнения герметичного кожуха малотеплопроводным газом или смесью малотеплопроводных газов.

Теплоизоляцию осуществляют следующим образом.

На изолируемую поверхность «холодного внутреннего сосуда 2 криогенного сосуда 1, предназначенного, например, для хранения жидкого хладагента, первоначально плотно наматывают несколько слоев 4 теплоизолирующей пленки, преимущественно из фторопласта, поверх которых наматывают не- сколько слоев металлизированной экранирующей преимущественно полимерной или лавсановой пленки 5, предварительно скрученной в жгуты. Затем путем бинтования наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки 6 из фторопласта или лавсана. Между последним (крайним) теплоизолирующим слоем из пленки 6 и герметичным кожухом 3 оставляют свободное кольцевое пространство - зазор. Объем герметичного кожуха, в котором размещена путем намотки теплоизоляция из слоев 4-6, заполняют под избыточным давлением малотеплопроводным (изолирующим) газом (газовой средой). В качестве газовой среды могут быть использованы малотеплопроводные газы, например ксенон, криптон или их смеси. Перед по- дачей изолирующего газа герметичный кожух 3 предварительно вакуумируется до разрежения 1Х10 ±1ХЮ2 мм рт. ст. или продувается осушенным газом с изолирующими свойствами, например ксеноном или криптоном.

Аналогичным путем могут теплоизолироваться криогенные трубопроводы, а также теплообменные аппараты, работающие при низких температурах.

Теплоизолирующие свойства (термическое сопротивление) теплоизоляции по пред- латаемому способу характеризуются сведением к минимуму теплопритоков за счет снижения теплопроводности изолирующего слоя намотки и конвекции газовой среды, а также уменьшения радиационного (лучистого) теплообмена).

Термическое сопротивление изолирующего слоя намотки определяется через контакты, которые образуются при намотке изолирующего слоя. Этих контактов значительно меньше, чем по известному способу при образовании слоисто-вакуумной изоляции. Происходит это за счет чередования слоев при намотке металлизированной экранирующей полимерной пленки, скрученной в жгуты и наматываемой преимущественно по спирали, и теплоизолирующей пленки путем бинтования. При этом скрутка металлизированной пленки в жгуты производится так, чтобы внутри этих жгутов были образованы неплотности, которые вместе с щелевыми каналами между жгутами и теплоизолированной пленкой и ограниченным щелевым свободным пространством между последним слоем намотки и внешней обечайкой герметичного кожуха образуют ячеисто-ще- левые каналы, которые заполняются изолирующей газовой средой.

Ввиду малого эквивалентного диаметра образованных каналов эффективность теп лопереноса в газовой среде сводится к минимуму.

Кроме того, заполнение ячеисто-щелевых каналов изолирующей газовой средой под небольшим избыточным давлением, у которой теплопроводность в несколько раз ниже, чем у воздуха, позволяет существенно снизить теплопритоки за счет теплопроводности газовой среды.

Это обстоятельство при условиях первоначальной откачки воздуха из изолирую-- щей среды в герметичном кожухе или продувки сухими газами исключает возможность увлажнения теплоизоляции в процессе эксплуатации оборудования.

Применение экранированной пленки, которая скручивается в жгуты, обеспечивает снижение теплопритоков за счет лучистого теплообмена, влияние лучистого тешюпере- носа в общем балансе теплопритоков в предлагаемом способе относительно не велико, что приводит к слабой зависимости свойств теплоизоляции от температурного уровня термостатирования рабочих веществ в сосудах, аппаратах или трубопроводах

Теплопроводность теплоизоляции по способу составляет ,012-0,014 Вт/мКПо эффективности предлагаемый способ уступает известному способу образования слоисто-вакуумной изоляции. Однако значительно превосходит газозаполненную теплоизоляцию и сопоставим с вакуумно-порош- ковой теплоизоляцией.

В случае применения теплоизоляции при термостатировании объекта на температурном уровне Т 100-200К теплоизоляция по предлагаемому способу экономически более целесообразная, чем слоисто-вакуумная теплоизоляция, так как дополнительные теплопритоки не приводят к ощутимым потерям хладагентов, имеющим значительную величину теплоты парообразования.

Кроме того, стоимость теплоизоляции ниже, чем у слоисто-вакуумной теплоизоляции на 30-40%, и на 10-25% ниже, чем у порошково-вакуумной теплоизоляции, за счет снижения трудоемкости изготовления, не требующих технологических операций по очистке и полировке внутренних стенок герметичного кожуха, других сопутствующих операций.

Теплоизоляция по предлагаемому способу особенно эффективна для криогенного оборудования, работающего в «жестких условиях: при транспортировке, вибрациях, переменных температурах. Учитывая, что теплоизоляция работает в условиях избыточного давления ее можно успешно применять для аппаратов, работающих при увлажненной или агрессивной окружающей среде.

Формула изобретения

Способ теплоизоляции криогенных аппаратов и трубопроводов путем нанесения

на изолируемую поверхность чередующихся слоев неметаллизированной и металлизированной пленок из малотеплопроводного материала с получением теплоизолирующего слоя, размещением его в герметичном кожухе с зазором по отношению к последнему до образования теплоизолирующей полости и последующем ее заполнением малотеплопроводным газом, отличающийся

0 тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повышения надежности теплоизоляции, при формировании теплоизоляционного слоя на изолируемую поверхность первоначально плотно наматывают внахлест несколько слоев гладкой неметаллизированной пленки, затем металлизированную пленку скручивают в жгуты и наматывают ее виток к витку в несколько слоев и закрепляют намоткой на них внахлест нескольких слоев гладкой неметаллизирован0 ной пленки.

5

Изобретение позволяет снизить трудоемкость изготовления и повысить надежность теплоизоляции криогенных аппаратов и трубопроводов. На изолируемую поверхность первоначально плотно наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки преимущественно из фторпласта. Сверху наматывают несколько слоев металлизированной пленки из малотеплопроводного материала, предварительно скрученной в жгуты. Затем путем бинтования наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки. Между последним слоем пленки и герметичным кожухом оставляют свободное кольцевое пространство-зазор, который заполняют газовой средой под избыточным давлением. Теплоизоляцию можно применять при увлажненной или агрессивной окружающей среде. 1 ил.

/d

1

4