低溫隔熱技術的新發(fā)展畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-23 13:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 門科學，迄今至少有130年的歷史。低溫學的研究從最初的氣體液化直至如今，已廣泛應用于空間技術、國防建設等科學技術及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同領域。低溫學遠不是由于現(xiàn)代的需要而出現(xiàn)的神秘技術，現(xiàn)在他已是物理學上一門最基本和最熟悉的分支。隨著低溫技術的不斷提高，這把人類帶進了一個新的世界：低溫物理世界。而低溫技術和隔熱技術相當于一對孿生兄弟，同時產(chǎn)生，相互依存，共同發(fā)展，隔熱技術的優(yōu)與劣，直接影響著制冷溫度的高低，隨著科學技術的飛速發(fā)展，人們對低溫不斷提出新的目標，即無限地向絕對零度接近。為了提高制冷效果，就得盡可能地減少制冷系統(tǒng)的冷損，這必然要求采取優(yōu)良的隔熱技術，制冷溫度越低，對隔熱技術要求就越高。因此對低溫隔熱技術的研究具有非常重要的意義和價值。根據(jù)熵增加原理，只要物體問有溫差存在，就會有換熱，因此隔熱技術只能延緩或消弱換熱過程的進行，而不能徹底消除換熱。為了阻止物體間的換熱，采用隔熱技術就得從這三種換熱方式入手：用熱導率低的物質(zhì)作為傳熱介質(zhì)以減少物體間的熱傳導；抽真空以阻止物體間的對流交換；加入表面反射率高的反射屏以減少輻射換熱。 低溫隔熱技術的發(fā)展低溫隔熱技術經(jīng)歷了固體隔熱—真空隔熱—最新的多層隔熱的發(fā)展過程，下面分別進行介紹。最早使用的低溫隔熱技術，直接在物體間家入固體隔熱材料，如軟木。用此方法成本最低，隔熱性能最差，常用于對常溫物體的隔熱中。常用的泡沫材料有聚酯泡沫，聚苯乙烯泡沫，合成橡膠，硅樹脂和玻璃纖維泡沫等。如冰箱的隔熱層。由于泡沫材料的不均勻性，其熱導率將于材料的體密度，孔隙內(nèi)氣體的種類及材料的平均溫度有關。若把泡沫材料暴露在大氣或氫氣，氦氣環(huán)境中，這些氣體會擴散到泡沫內(nèi)，取代泡沫內(nèi)的,其熱導率會增加倍，因此泡沫材料的熱導率隨時間而發(fā)生變化。另外，相同的溫度內(nèi)，聚苯乙烯的膨脹系數(shù)為,碳鋼的膨脹系數(shù)為，可見泡沫具有較高的熱脹冷縮性，用作低溫容器的隔熱時，會出現(xiàn)冷縮而斷裂，使水蒸氣和空氣由裂縫進入，從而降低隔熱性能。由于其成本低，不需高強度的內(nèi)、外壁，常用于對隔熱性能要求較低場合的低溫隔熱。 多孔隔熱材料有被玻璃纖維，軟木粉末，石棉，珠光砂等。此種隔熱的有效換熱率與固體材料的熱導率，隔熱體內(nèi)氣體的熱導率，隔熱體內(nèi)的平均濕度，隔熱體的體積有關。此種隔熱方式的優(yōu)點是成本低，適用于表面形狀不規(guī)則物體的隔熱。但必須采取防潮措施，保持其干燥，否則隔熱能力會大大減弱。另外粉末壓緊會增加其熱導率。所謂高真空絕熱是指僅采用高真空層達到絕熱的目的，實際上，單一高真空絕熱是一個由熱壁與冷壁構成的真空空間。高真空絕熱要求將絕熱空間抽至的真空度，從而排除氣體的對流傳熱和絕大部分的氣體熱傳導。在這個空間中，熱以兩種途徑進行傳遞，大部分熱量以輻射方式從容器的熱壁傳遞給內(nèi)容器表面（冷壁），還有一小部分熱量通過絕熱空間中殘余氣體的熱傳導進入內(nèi)容器。為了減少冷、熱壁之間的輻射換熱，常采用加入反射屏的方法，即在冷、熱壁之間加入層反射率很高的反射屏的方法。若冷、熱壁及反射屏的反射率相同，加入反射屏后，其換熱量可減為原來的；若提高反射屏的反射率，其換熱量還會減小。在冷、熱壁間距較小的情況下，換熱量較其它隔熱方式小，對于形狀復雜的容器的隔熱很方便，常用于小型容器的隔熱中。但是必須保持永久的真空，邊界必須具有較低的發(fā)射率。即在冷、熱壁之間填入粉末或纖維材料，再抽成真空的隔熱方法。常用的粉末材料有珍珠巖、多孔二氧化硅、碳酸鈣、硅藻土貨或炭黑等。再室溫附近的真空粉末或纖維隔熱，輻射對
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