Экранно-вакуумная изоляция

Фрагмент экранно-вакуумной изоляции (ЭВИ), серебристые экранирующие слои разделены белыми прокладочными слоями
Сверхпроводниковый ограничитель тока короткого замыкания, изолированный ЭВИ
Радиационный экран, покрытый изоляцией ЭВИ с целью повышения эффективности изоляции системы

Экранно-вакуумная изоляция (ЭВИ), экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ) (англ. multi-layer insulation) – тип теплоизоляции, предназначенной для ограничения притоков тепла от излучения. Состоит из множества параллельных отражающих экранов с низкой излучательной способностью и отделяющих их друг от друга прокладок[1]. ЭВИ является наиболее эффективным[2] типом изоляции, применяемым в резервуарах для сжиженных газов, криогенных трубопроводах, криостатах и других установках, использующих очень низкие температуры.

Характеристики

[править | править код]
  • Наилучшие из доступных изоляционные свойства. Теплопроводность в лабораторных условиях на уровне 0,03 мВт/м·К[3],
  • Малая масса изоляции - около 1,2 кг/м2 для 40-слойного мата,
  • Компактность изоляции - толщина 40-слойного изоляционного мата составляет около 20 мм[4],
  • Низкий коэффициент дегазации в вакууме[5].

Применение

[править | править код]

Изоляция ЭВИ используется там, где существует большая разница температур между изолируемой системой и окружающей средой, и необходимо ограничивать приток тепла от излучения.

Эта изоляция находит все большее применение не только благодаря лучшей изоляционной способности, но и из-за низкой массы и объема, что приводит к уменьшению веса и размеров всей конструкции. К областям применения ЭВИ относятся, в основном:

  • Криогеника - низкотемпературные криогенные системы особенно чувствительны к притоку тепла из-за очень высоких разности температур между системой и окружающей средой и высокой стоимости производства охлаждающей мощности при таких низких температурах. Применение ЭВИ вместе с вакуумной изоляцией является наиболее эффективным методом криогенной изоляции, также называемой суперизоляцией. ЭВИ является наиболее эффективным методом изоляции для:
  • Космическая промышленность - в космическом вакууме излучение является единственным механизмом передачи тепла. По этой причине ЭВИ обычно используется для изоляции космических спутников, чтобы ограничить тепло, переносимое космическим излучением.

Структура

[править | править код]

Изоляция ЭВИ состоит из нескольких десятков чередующихся слоев отражающих экранов и прокладок. Отражающий экран изготовлен из синтетического материала толщиной 0,006 - 0,012 мм; (чаще всего полиэтиленовая плёнка) покрытого слоем низкоэмиссионного металла. Наиболее часто используемый металл - это алюминий, реже медь, золото или серебро. Толщина металлического покрытия не более 0,1 мкм. Прокладки, разделяющие экраны, изготавливаются из волокнистых материалов с низкой теплопроводностью для минимизации тепловых потоков в зоне теплопроводимости.

ЭВИ доступна в виде рулонов, которые намотаны из многослойных изолирующих полос определенной ширины или в виде имеющих готовую к монтажу геометрию изоляционных матов. Изоляция в виде рулона используется главным образом для обмотки боковой поверхности больших резервуаров для сжиженного газа или трубопроводов с большими диаметрами. Маты используются в резервуарах, небольших трубопроводах и в лабораторных установках, таких как, например, криостаты.

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Мануйлов, К. К. Исследование теплофизических и механических характеристик композитных материалов экранно-вакуумной теплоизоляции // Препринт ИПМ им. М.В.Келдыша. — 2015. — Вып. 53. Архивировано 19 октября 2021 года.
  2. ↑ Cryogenic insulation systems. Дата обращения: 29 октября 2020. Архивировано 24 октября 2020 года.
  3. ↑ Influence of vacuum level on insulation thermal performance for LNG cryogenic road tankers. Дата обращения: 29 октября 2020. Архивировано 29 апреля 2019 года.
  4. ↑ Measurements of Multi-Layer Insulation at High Boundary Temperature, Using a Simple Non-Calorimetric Method. Дата обращения: 29 октября 2020. Архивировано 28 ноября 2021 года.
  5. ↑ Outgassing rate… Дата обращения: 29 октября 2020. Архивировано 28 марта 2022 года.

Ссылки

[править | править код]

Тепловые свойства ЭВИ
ЭВИ для применения в космической отрасли