Теплоизоляция криогенных емкостей Советский патент 1991 года по МПК F17C3/04 

Изобретение относится к технике низких температур, в частности к тепловой защите криогенных емкостей.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции путем снижения теплопритока излучением при сохранении прочностных характеристик, т.е. жесткой связи самой изоляции с поверхностью изолируемого объекта.

На фиг. 1 изображена предлагаемая теплоизоляция, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1.

Теплоизоляцию наносят на стенку емкости 1 и она состоит из двух слоев 2 и 3 пенопласта, на каждый из которых нанесен слой герметика 4 и 5, представляющего собой материал слабопроницаемый для газа, например лавсановая пленка, сдублированная е алюминиевой фольгой. Первый, прилегающий к емкости слой пенопласта 2 с распределенным по его объему микродисперсным адсорбентом 6, например активированным углем с размером частиц от десяти до сотен микрон, содержит оптически мало прозрачный подслой, снижающий

тепловое излучение в результате экранирования в несколько раз и выполненный из двух сетчатых экранов.

Первый из сетчатых экранов 7, выполненный для уменьшения теплопередачи по твердому телу из неметаллизированной сетки и ограничивающий оптически малопрозрачный подслой, приклеивается на стенку емкости слоем клея 8 Второй сетчатый экран 9 жестко связан с первым сетчатым экраном на участках 10. На участках 11 между сетчатыми экранами установлены отражающие экраны 12.

Участки 11 равномерно распределены по поверхности емкости, чередуясь с участками 10. Экран 9 выполнен из крупнопористой металлизированной сетки, представляющей собой сетчатый материал с напыленным на поверхности волокон образующих ее, тонким микронным слоем отражающего материала, например алюминия, серебра и т.п.

Экраны 12 также выполнены из крупнопористой или мелкопористой или чередующихся одна с другой металлизированных сеток, например, стеклоткани или стекловосл

с

Os О

СЛ

о

ю

00

локна. Подслой (фиг. 2) пронизан пористой структурой пенопласта, где поры 13 - газовые включения в структуре, а стенки 14 пор представляют каркас пенопласта.

Структура изоляции на участке 10 (фиг. 3) состоит из двух крупнопористых сетчатых экранов: экрана 7, жестко связанного с поверхностью емкости 1, и экрана 9, жестко связанного с экраном 7 на данном участке. Экраны также пронизываются структурой пенопластовой изоляции с адсорбентом 6.

В частном случае оптически малопрозрачный подслой может быть выполнен и из двух сетчатых экранов по всей изолируемой поверхности.

Для выполнения требований по обеспечению с одной стороны жесткой прочной связи изоляции с поверхностью емкости и с другой стороны увеличением числа отражающих экранов-сеток для снижения теплопередачи излучением предложена конструкция изоляции с чередующимися участками 10 и 11. На участках 10 обеспечивается гарантированная прочная связь структуры изоляции с поверхностью емкости, но в силу малого числа отражающих экранов 7 эти участки недостаточно эффективны с точки зрения снижения теплоприто- ка излучением. На участках 11 расположено большее число отражающих экранов в виде сеток, однако эти участки могут в частном случае же не полностью пронизываться структурой изоляции с адсорбентом б, как это показано на фиг. 4, где пунктир - граница проникновения структуры изоляции в сетчатый подслой. Глубина проникновения структуры изоляции 2 в подслой определяется текучестью исходной смеси пенопласта при вспенивании. Участки 11 могут иметь и форму круга, и форму прямоугольника с предпочтительным соотношением их общей площади как 1:1 при равномерном расположении.

Устройство работает следующим образом.

При заправке емкости 1 криогенной жидкостью происходит захолаживание изоляции и в ней устанавливается распределение температур, соответствующее тепловым характеристикам изоляции. Про-, цесс захолаживания сопровождается снижением давления остаточных газов в порах пенопласта как за счет конденсации, затвердевания остаточного газа, так и за счет поглощения его частицами адсорбента 6, размещенного равномерно по всему объему первого, прилегающего к емкости слоя 2 пенопласта. Это снижение давления до значений мм рт.ст. приводит к тому, что теплопередача остаточным газом уменьшается в десятки и сотни раз. Существенно снижается и теплопередача, обусловленная теплопроводностью и контактами материалов изоляции.

Для повышения эффективности пенопластовой изоляции в рассмотренных условиях и предназначен оптически малопрозрачный подслой, выполненный из двух сетчатых экранов, между которыми на

0 отдельных, равномерно распределенных по поверхности емкости участках, установлены отражающие экраны, выполненные из металлизированной сетки.

Исследования показали, что эффек5 тивная теплопроводность изоляции из металлизированных пористых материалов в вакууме всего в 3-4 раза ниже, чем эффективность слоистовакуумной изоляции.

Введение частиц адсорбента в первый

0 слой изоляции способствует и поглощению диффундирующих в него через герметик газов с наружных, относительно теплых слоев изоляции, где давление остаточных газов выше и достигает в порах наружных слоев 1

5 эта. Для снижения диффузии газов и особенно влаги в изоляцию из атмосферы предназначен как раз второй, наружный слой герметика В связи с тем, что адсорбент эффективно работает до 77К, толщина слоя

0 изоляции с адсорбентом должна выбираться исходя из обеспечения на его тепловой границе температур близких к 77К.

Регенерация адсорбента может осуществляться известными способами. В случае

5 длительного периода работы изоляции, например, в стационарных наземныхусловиях, когда происходит полное насыщение адсорбента, предлагаемая изоляция при сохранении лучших адгезионных характеристик по своим теп0 ловым свойствам работает как обычная пенопластовая изоляция с несколько меньшим теплопритоком за счет излучения. Формула изобретения 1, Теплоизоляция криогенных емкостей,

5 содержащая два слоя пенопласта на каждый из которых нанесен герметик, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности за счет снижения теплопри- тока излучением при сохранении прочно0 стных характеристик, слой, примыкающий к емкости, содержит равномерно распределенный мелкодисперсный адсорбент и оптически малопрозрачный подслой, выполненный из двух сетчатых экранов,

5 между которыми на равномерно распределенных по поверхности емкости участках установлены отражающие экраны, при этом первый из сетчатых экранов выполнен из крупнопористой сетки, например из стеклоткани, и жестко связан с поверхностью емкости, а второй жестко связан с первым в промежутках между участками с отражающими экранами и выполнен из металлизированной крупнопористой сетки, например из металлизированной стеклоткани

2 Теплоизоляция по п. 1,отличающая с я тем, что отражающие экраны выполнены из металлизированной сетки, например из металлизированной стеклоткани ипи стекловуали.

Изобретение относится к области криогенной техники и позволяет повысить эффективность изоляции на основе пенопла- стов Это достигается тем, что в теплоизоляции состоящей из двух слоев пенопласта, каждый из которых покрыт герметиком, в первый, прилегающий к емкости слой с распределенным адсорбентом введен оптически мало прозрачный подслой из металлизированного сетчатого материала, например из металлизированной стеклоткани. 1 з.п.ф-лы, 4 ил

8

2 22 2222222220

Фиг.1

6-5

Фиг.З

ФивЛ