Экранно-вакуумная изоляция

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.

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

ХарактеристикиПравить

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].

ПрименениеПравить

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:
- резервуаров для сжиженных газов (СПГ, жидкий азот, жидкий гелий, жидкий кислород и т.д.)
- криостатов
- криогенных трубопроводов
- криокамер
- сверхпроводниковых устройств
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.

СтруктураПравить

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.

ПримечанияПравить

СсылкиПравить

Тепловые свойства ЭВИ
ЭВИ для применения в космической отрасли

[1] Мануйлов, К. К. Исследование теплофизических и механических характеристик композитных материалов экранно-вакуумной теплоизоляции // Препринт ИПМ им. М.В.Келдыша. — 2015. — Вып. 53.

[2] Cryogenic insulation systems

[3] Influence of vacuum level on insulation thermal performance for LNG cryogenic road tankers

[4] Measurements of Multi-Layer Insulation at High Boundary Temperature, Using a Simple Non-Calorimetric Method

[5] Outgassing rate…

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]