Ha, evakuatsiya qilingan bo'shliq (vakuum izolyatsiyasi) bo'lgan er-xotin PFA niqobi ostida kriogen dasturlarda energiya samaradorligini 10-20% ga oshirish mumkin, bunda maqsad issiq isitgichdan sovuq muhitga issiqlik yo'qotilishini minimallashtirishdir. Biroq, kriyojenik isitishda (sovuq suyuqlikni isitish) isitgich issiqlik manbai bo'lib, maqsad issiqlikni suyuqlikka o'tkazishdir, isitgichni izolyatsiya qilish emas. Vakuum bo'shlig'i isitgichni suyuqlikdan izolyatsiya qiladi - bu kerak bo'lgan narsaning aksi. Foyda, isitgich sovuq muhitda (masalan, qishda ochiq tank) issiq idishning haroratini ushlab turish uchun ishlatilganda qo'llaniladi. Vakuum bo'shlig'i isitgichdan sovuq muhitga issiqlik yo'qotilishini kamaytiradi. Haqiqiy kriyojenik ilovalar uchun (suyuq azotni -196 daraja isitish), isitgich va kriogen o'rtasidagi vakuum bo'shlig'i issiqlik o'tkazilishini oldini oladi - foydali emas. To'g'ri dasturisitgichning orqa tomoni uchun issiqlik izolatsiyasi(masalan, bir tomoni sovuq suyuqlikka, ikkinchi tomoni issiq muhitga qaragan Devar ichidagi isitgich). Vakuum bo'shlig'i parazitar issiqlik yo'qotilishini kamaytiradi, umumiy samaradorlikni 10-20% ga oshiradi.
Vakuum bo'shlig'iga ega bo'lgan er-xotin g'ilofning dizayni
| Qatlam | Material | Qalinligi | Funktsiya |
|---|---|---|---|
| Ichki qoplama (isitgich) | PFA | 1-2 mm | Isitish elementini o'z ichiga oladi |
| Vakuum bo'shlig'i | Evakuatsiya qilingan joy (0,001 mbar) | 1-5 mm | Issiqlik izolyatsiyasi |
| Tashqi qoplama | PFA yoki metall | 1-2 mm | Mexanik himoya, vakuumli muhr |
| Qabul qiluvchi | Yo'q yoki Zr-qotishma | N/A | Vaqt o'tishi bilan vakuumni saqlaydi |
Vakuum bo'shlig'i 0,005-0,01 Vt / m · K (radiatsiya ustunlik qiladi) samarali issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Vakuumsiz (1 barda havo), bo'shliq k ≈ 0,03 Vt / m · K (hali ham past) ga ega. Vakuum 3-5 marta yaxshilanadi, ammo mutlaq foyda kichik, chunki havo allaqachon past o'tkazuvchanlikka ega. Vakuumning asosiy afzalligi juda past haroratlarda bo'lib, u erda havo kondensatsiyalanadi/muzlaydi, bu esa izolyatsiyani yo'qotishiga olib keladi.
Samaradorlikni oshirishni hisoblash
Bir tomoni kriogen (-196 daraja) va ikkinchi tomoni atrof-muhit (20 daraja) ta'sirida bo'lgan isitgich uchun issiqlik yo'qotilishi q_loss=U × A × DT. Izolyatsiyasiz, U PFA qobig'i (k=0.20, t=2 mm, R=0.01) ustunlik qiladi. 2 mm vakuum bo'shlig'ida (k_eff=0.01, R=0.2) umumiy termal qarshilik 0,2 ga oshadi va issiqlik yo'qotilishi 90% ga kamayadi? Bu 20 omil bo'lardi! Hisoblashimga ruxsat bering: Vakuum bo'shlig'isiz, R_total=R_PFA + R_konveksiya=0.01 + 0.001=0.011. Vakuum bo'shlig'i bilan R_vakuum=0.2, R_jami=0.211. Issiqlik yo'qotish nisbati=0.011/0.211=0.05 qo'shing - 95% ga kamayadi. Istalgan issiqlik uzatish faqat bir tomonga (suyuqlikka) bo'lgan tizim uchun boshqa tarafdagi vakuum bo'shlig'i parazitlarni yo'qotishni kamaytiradi. Kriogenga botirilgan silindrsimon isitgich uchun tashqi sirt kriogen bilan aloqa qiladi; "boshqa tomon" yo'q - butun sirt kriogenga ta'sir qiladi. Shunday qilib, vakuum bo'shlig'i faqat planar isitgichlar yoki maxsus geometriyalar uchun yordam beradi.
Amaliy ilovalar
| Ilova | Geometriya | Vakuum bo'shlig'ining foydasi | Samaradorlikni oshirish |
|---|---|---|---|
| Kriogenga botiriladigan isitgich (to'liq suvga cho'mish) | Silindrsimon, barcha tomonlari kriogenda | Yo'q (bo'shliq kriogendan izolyatsiya qilinadi) | 0% |
| Devar devorining issiq tomonidagi isitgich | Planar yoki bir tomonlama- | Ha (sovuq tomonga yo'qotishni kamaytiradi) | 10–20% |
| Sovuq xonadagi tank uchun isitgich (havo muhiti) | Silindrsimon, bir tomoni suyuqlikka, ikkinchi tomoni havoga | Kichik (havo allaqachon izolyatsiya qilingan) | 2–5% |
| Kriogen saqlash tanki isitgichi (bug'lantiruvchi) | Suvga cho'mish, bug 'bo'shlig'i | Yo'q | 0% |
Maydonga misol
Kriogenli saqlash tanki suyuq geliy uzatish liniyasini isitish uchun PFA isitgichidan foydalangan (klapanlarning muzlashini oldini olish uchun). Isitgich chiziqning tashqi tomoniga o'ralgan (cho'milmagan). Isitgichning orqa tomoni sovuq muhitga (-40 daraja) qaragan. Orqa tomonida 3 mm vakuum bo'shlig'i bo'lgan er-xotin g'ilofni qo'shib, o'simlik issiqlik yo'qotilishini 18% ga kamaytirdi. Isitgich 245 Vt o'rniga 200 Vt iste'mol qildi - 45 Vt tejash. Yiliga 8000 soat, energiya tejaydigan=360 kVt/soat (36at36at0,10/kVt). Vakuum ko'ylagi 500 dollarga tushdi - 14 yil ichida to'lash. Iqtisodiy emas.
Xulosa: Vakuum-Izolyatsiya qilingan ikki qavatli qoplama bir tomonlama isitishda-10-20% samaradorlikni ta'minlaydi
Vakuum{0}}izolyatsiyalangan bo'shliqqa ega ikki tomonlama PFA qoplamasi faqat isitgichning bir tomoni issiq muhitga (parazitar issiqlik yo'qotilishi) va boshqa tomoni sovuq suyuqlikka (kerakli issiqlik uzatish) qaragan ilovalardagina energiya samaradorligini 10-20% ga oshiradi. To'liq suvga cho'mdiruvchi isitgichlar uchun (barcha tomonlar kriogenda), vakuum bo'shlig'i isitgichni suyuqlikdan izolyatsiya qiladi - zararli. Ko'pchilik kriyojenik isitish uchun isitgich to'liq botiriladi; shuning uchun vakuum bo'shlig'i foydali emas. 15% samaradorlikni oshirish da'vosi aniq planar yoki bir tomonlama{7}}konfiguratsiyalarga (masalan, Dyuar devoridagi isitgichlarga) tegishli bo'lishi mumkin. Odatda silindrsimon immersion isitgichlar uchun foyda nolga teng yoki salbiy. Suvli isitgichga vakuumli izolyatsiyani qo'shmang. Bu suyuqlikka issiqlik uzatishni kamaytiradi. Bir tomonlama isitish uchun-o'ylab ko'ring. Suvga cho'mish uchun undan qoching. Vakuum issiqlikni ushlab turadi; kriogenga issiqlikni chiqarishni xohlaysiz. Shunday qilib, vakuum yo'q. Oddiy.
