Вакуумна изолация - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 1
вакуумна изолация
Вакуумна изолация чрез създаване на висок вакуум в изолационното пространство с остатъчно налягане от порядъка на 1 - 10 - 5 - 1 - 10-6 mm Hg. Изкуство. Основният топлообмен се осъществява чрез излъчване и практически не зависи от дебелината на изолационното пространство. [1]
Вакуумната изолация е най-ефективна, но технически най-сложна, което прави използването й за главни тръбопроводи неперспективно. Такава изолация предвижда поставянето на защитна обвивка около тръбопровода със сложна система за нейното закрепване и осигуряване на механична якост. Трябва да се поддържа вакуум в пространството между корпуса и тръбопровода, например чрез изхвърляне. [2]
Вакуумната изолация се изработва както от незапалими, така и от горими материали. Невакуумна газонепроницаема изолация от пяна, нанесена директно върху повърхността на тръбопровода и надеждно свързана с нея или имаща гарантирана защитна атмосфера от инертен газ, може да бъде направена от горими материали. Дизайнът на изолационния корпус за изолационни комуникации на базата на горими изолационни материали трябва да изключва възможността за засмукване и кондензация на външен въздух в изолацията. [3]
Вакуумната изолация на оборудването се изпомпва от механични и пароструйни маслени помпи. [4]
Предимството на вакуумната изолация пред конвенционалната изолация е значително намаляване на топлопреминаването. [5]
Използването на вакуумна изолация е непрактично по няколко причини. Първо, скъпо и трудно е да се правят големи съдове от мед и да се полират стените на вакуумното пространство. Второ, създаването и поддържането на висок вакуум в големи съдове за дълго време е сигурнотрудности. Трето, използването на комбинирани видове изолация може значително да намали преноса на топлина през изолацията. Разстоянието между вътрешната и външната обвивка в големите съдове често надвишава 100 mm поради необходимостта от поставяне на опори и тръби. Увеличаването на междустенното пространство при вакуумна изолация не дава предимства, докато термичното съпротивление на вакуумно-праховата изолация нараства пропорционално на нейната дебелина. Още по-голям ефект има използването на вакуумно-прахова изолация с добавяне на метални прахове и вакуумно-многослойна изолация. [6]
Подобряването на ефективността на вакуумната изолация е свързано с намаляване на топлопреминаването чрез топлопроводимост на остатъчни газове и радиация. [7]
В случай на вакуумна изолация, където увеличаването на ширината на изолационното пространство не води до намаляване на топлопреминаването, намаляването на специфичните загуби от изпарение, свързани с увеличаването на обема на съда, не е много голямо. [9]
При използване на вакуумна изолация, като се вземе предвид ефектът от нагревателните резервоари поради слънчевата радиация, изчисленията на ненапълнени резервоари, е необходимо да се вземе предвид преносът на топлина чрез радиация. Именно това излъчване най-пълно се превръща в енергията на хаотичното топлинно движение на молекулите и повишава температурата на тялото. За да се опише явлението пренос на топлина чрез лъчение, се използва законът на Планк, който описва разпределението на енергията по дължината на вълната при различни температури, законът на Стефан-Болцман, който установява пропорционалността на енергията на лъчение към четвъртата степен на абсолютната температура, и законът на Кирхоф, който описва връзката между радиационните и абсорбционните способности на телата. [10]
При използване на вакуумна изолация намаляването на специфичните загуби от изпарение, свързано с увеличаване на обема на резервоара, е незначително, т.к.вакуумно-прахова изолация увеличаване на обема на резервоара и пропорционално увеличаване на дебелината на изолацията ще доведе до рязко намаляване на специфичните загуби от изпарение. [единадесет]
За да се създаде вакуумна изолация, въздухът се изпомпва от оборудването чрез механични или пароструйни маслени помпи. [12]
Друг вариант за вакуумна изолация е средно вакуумно пространство, запълнено с хлабаво уплътнени прахове. [13]
При използване на вакуумна изолация загубите от изпарение, свързани с увеличаване на обема на резервоара, леко намаляват. Увеличаването на дебелината на вакуумно-праховата изолация е пропорционално на увеличаването на обема на резервоара и води до рязко намаляване на загубите от изпарение. При насипна (влакнеста) изолация минималните загуби се постигат, когато дебелината на изолационния слой е равна на 40% от радиуса на вътрешния резервоар. [14]