9 / 14
Анализ структурных и теплофизических характеристик высокопористой…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 1·2017 9
Обработка нескольких электронных фотографий позволила полу-
чить следующее распределение по усредненным диаметрам базальто-
вых волокон (см. рис. 2):
i
d
= 3 мкм — 23 %, 2 мкм — 46 %, 1 мкм —
31 %.
Результаты расчета коэффициента радиационной теплопроводно-
сти
рад
λ ,
согласно выражениям (6)–(8) для среднего диаметра волокна
в
d
= 1,92 мкм, в сумме с коэффициентом кондуктивной теплопровод-
ности
конд
λ
(5) определяющие значение эффективного коэффициента
теплопроводности
эф
λ
(2) ТИП НКТ, показаны на рис. 7. Изменение
значения суммарного коэффициента теплопроводности изоляции из
коротких базальтовых волокон показывает, что радиационная состав-
ляющая оказывает существенное влияние лишь при малой плотности
материала и пористости
m
свыше 96 %.
Ориентируясь на характеристики вакуумно-изолированных НКТ [3]
(«термокейсов»), для которых допустимой считается потеря теплово-
го потока по длине трубы
l
150
q
=
Вт/м, на основании формулы (1)
определим необходимую толщину ТИП НКТ из коротких базальто-
вых волокон
тип
h
без учета (
тип
λ
=
конд
h
)
и с учетом (
тип
λ
=
рад
h
)
лучистого переноса теплоты в высокопористом теплоизоляционном
материале:
тр
тип
тип
1
exp 2
1 ,
2
d
Т
h
q
λ ∆
=
π
−
(9)
где
1 2
(
)
T Т Т
∆ = −
= 360
°
С — перепад температуры на внешней и
внутренней стенках теплоизоляции.
Рис. 8.
Зависимости толщины слоя (
1
)
и массы 1 м (
3
) ТИП НКТ из коротких
базальтовых волокон с учетом лучи-
стого
переноса теплоты, а также тол-
щины (
2
) покрытия НКТ, определен-
ной без учета потерь на лучистый
перенос теплоты (М
ТИП
— масса 1 м
погонной длины ТИП)
Результаты расчета толщины слоев ТИП НКТ по формуле (9) и
значения эффективной массы
эф
M
1 м теплоизоляции трубы приве-
дены на рис. 8.