Порошково-вакуумная изоляция.

ПВИ обладает гораздо меньшим коэффициентом теплопроводности, чем изоляции, находящиеся при атмосферным давлении.

Среднее значение коэффициента теплопроводности составляет 1÷2 мВт/м К.

Это достигается благодаря тому, что осуществляется вакуумирование пространства, заполняемого дисперсной структурой, при этом глубина вакуума достигает 0,1÷1 Па.

В качестве мелкой дисперсной структуры выступают либо аэрогель, либо перлит. Иногда в качестве наполнителя вакуумируемого пространства выступает стекловата и минвата.

Материалы	Диаметр частиц, мкм	Удельная площадь поверхности, м2/кг	Плотность, кг/м3	λ, мВт/мк
				Р=0,1 Па	Р=10 Па
Аэрогель	250	200	100	0,5	1,4
Аэросил	-	380	70	0,5	1,8
Диатомит	250	40	250	1,7	1,8
Перлитовый песок	1000	15	100	1,2	6,0
Перлитовая пудра	250	15	100	1,1	1,1
Мипора	-	20	40	2,1	2,1
Стекловата 1	18	-	160	5,0	11,0
Стекловата 2	8	-	150	1,7	6,8
Бальзатовая вата	2	-	60	2,7	-
Мин.вата	10	4	150	3,0	7,5

Из этой таблицы можно увидеть, что рост давления приводят к увеличению и к ухудшению теплоизоляционных свойств.

Коэффициент теплопроводности ВПИ определяется, как:

_{λT – коэффициент теплопроводности которая характеризует передачу тепла теплопроводностью, при которой теплота передается по твердой дисперсионной структуре и основным термическим сопротивлением в этом случае является термическое сопротивление контакта мелких дисперсионных частиц.}

_{λg – коэффициент теплопроводности, характеризующий передачу теплоты в газе между дисперсионными частицами.}

_{λк – зависит от числа Кнудсена (Кn)}

_{Критерий Кнудсена характеризует течение газа.}

_{При Кn > 1000 газовуюю среду можно рассматривать как сплошную (континиум).}

_{Если Kn < 1, то газовая среда – свободномолекулярное течение.}

_{Если 1 < Kn < 1000, газ представляет собой промежуточное состояние между свобономолекулярным потоком и сплошной средой.}

_Kn=l/L

_{l – длина свободного пробега}

_{L – характерный размер течения}

_{При движении газа в вакуумно-порошковой изоляции характерным размером является диаметр частиц d.}

_Kn=l/d

_{λ0 – коэффициент теплопроводности газа при атмосферном давлении.}

_{α – коэффициент аккомодации газа}

Из этой формулы следует, что чем больше число Kn, тем меньше коэффициент теплопроводности газа, а т. к. критерий Кнудсена обратно пропорционален диаметру частицы порошка, то чем меньше d частицы, тем меньше _.

_{λi – коэффициент теплопроводности, характеризующий излучение.}

Этот коэффициент является условной величиной.

(1)

_где:

_{Е – приведенная степень черноты изоляции.}

С другой стороны эту плотность теплового потока представляют по аналогии с теплопроводностью в твердом теле через закон Фурье, считая при этом коэффициент теплопроводности постоянной величиной, с учетом этого закон Фурье будет иметь вид:

(2)

- условный коэффициент теплопроводности излучения

- толщина слоя изоляции

Приравнивая (1) и (2) получим

_{В ВПИ основная доля тепловых потерь приходятся на излучение (60 ÷ 80 %). Для того, чтобы устранить эти потери к изоляционному порошку добавляют металлическую пудру, которая в какой-то мере экранирует тепловое излучение. Эта пудра выполнена в виде металлических чешуек диаметром d = 5 мкм, и толщиной 0,5 мкм.}

_{Использование металлической пудры поднимает значение λ до величины 0,3 ÷ 0,5 мВт/м К.}

_{При заполнении порошково-вакуумной изоляции аэрогель и перлит имеют некоторые особенности: для того, чтобы аэрогель в последствии не давая усадку его при вакуумировании уплотняют. При заполнение перлита уплотнение бессмысленно, т.к. он в любом случае даст усадку до 25 % (усадка приводит к тому, что увеличивается пятно контакта дисперсных частиц, что приводит к увеличению коэффициента теплопроводности λ.}

_{Для того чтобы перлит не давал усадки его при заполнении подвергают вибрации, что дает более плотную упаковку перлита.}