Теплообмен в впи.

Все составляющие λ_Эф= λ_л+ λ_г + λ_т в ВПИ одного порядка.

Частицы порошка - огромное число экранов с большой степенью черноты. Ослабление излучения на малых частицах, диаметры которых меньше длины волны, происходит в основном за счет поглощения. Проводимость остаточного газа зависит от пористости, которая составляет в ВПИ 90-95 % (≈ 50% поры в зернах, 50% - между зернами). При наличие в порах зерна ,у которого длина свободного пробега молекул больше, чем у воздуха удается снизить теплопроводность газа в порах. У аэрогеля из-за малых пор критерий Кn ближе к 1 при атмосферном давлении воздуха, поэтому его λ_Эф меньше, чем у газа воздуха.

λ_эф,

_{мВт/(мК)}

₄₀

₃₀

₂₀

₁₀

₁

₀

Эффективный коэффициент λ _Эф ВПИ.

1

2

1. аэрогель

2. перлит

При Р≤0.1-0.5 Па влияние давления на λ_Эф прекращается.

10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ Р, Па

Рис.23

Оптимальная плотность впи.

λ_эф,

_{мВт/(мК)}

2.0

1.0

0.5

1-аэрогель

2-перлит

3-мипора

При большой плотности λ_Т возрастает, а λ_Л уменьшается. При малой плотности наоборот.

0 100 200 300 ρ, кг/м³

ρ_опт=150-200 кг/м³

Рис.24

* * *

δ

У ВПИ лучистая составляющая преобладает(60-85%) . Для уменьшения λ_л в ВПИ вводят алюминиевую или бронзовую пудру с размером частицы δ=5 мкм. Оптимальное количество металлической пудры по массе не превышает 60%, при этом λ_Э уменьшается в 4-5 раз. Но есть опасность расслоения и окисления с последующим взрывом.

а

а/ δ = 10

Рис.25

Микросферная ВПИ. Это микрошарики из стекла с диаметром 15-100 мкм, у которых наружная поверхность покрыта тонким слоем алюминия ( δ=0.05 мкм). Внутренняя поверхность шариков заполнена двуокисью серы при давлении 3*10^-2 Па. λ_Э ≈ 0.5 мВт/(мК) для этой изоляции.

Глубина вакуума у ВПИ (10^-1 Па) менее глубокая, чем у ВМИ. Предложена комбинированная ВМИ-ВПИ, у которой между экранами порошок. λ_Э такой изоляции при Р ≈ 0.5 Па такой же, как у ВМИ при Р ≈ 10^-3 Па.

Свойства некоторых марок впи.

Табл.6

Материал	Диаметр частиц, мкм	Плот-ность, кг/м3	Р=0.1 Па			Р=10 Па
			λЭФ	λГ	λЛ	λГ
Аэрогель	250	100	1.4	0.2	1.2	0.5
Аэросил А-380	-	70	1.8	0.2	1.6	0.5
Белая сажа-150	10	160	1.2	0.3	0.9	-
Перлитовый песок	1000	100	1.2	0.2	1.0	6.0
Мипора	-	40	2.1	0.1	2.0	2.1
Стекловата	18	160	5.0	0.7	4.3	11.0
50% аэрогель; 50% бр. пудра	-	200	0.3	0.2	0.1	0.5
60% аэрогель; 40% алюм. пудра	-	180	0.35	0.2	0.15	-
60% перлит. пудра; 40% бр. пудра	-	180	0.6	0.35	0.25	-

Ориентировочно для ВПИ λ_ЭФ ≈ 1 мВТ/(мК).