RU2073285C1 - Design of heat insulating casing - Google Patents
Design of heat insulating casing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2073285C1 RU2073285C1 RU9393042521A RU93042521A RU2073285C1 RU 2073285 C1 RU2073285 C1 RU 2073285C1 RU 9393042521 A RU9393042521 A RU 9393042521A RU 93042521 A RU93042521 A RU 93042521A RU 2073285 C1 RU2073285 C1 RU 2073285C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- elements
- insulation
- spacers
- vacuum
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для теплоизоляции, например, высокотемпературных аккумуляторных батарей (систем натрий-сера/раб.темп. 300 350oC/, натрий-хлорид никеля (250 - 370oC/, литий-сульфид железа (400 480oC) и др.The invention relates to electrical engineering and can be used for thermal insulation, for example, of high-temperature storage batteries (sodium-sulfur systems / operating temp. 300 350 o C /, nickel sodium chloride (250 - 370 o C /, lithium iron sulfide (400 480 o C) and others.
Корпуса батарей такого типа, применяемых для питания тяговых двигателей транспортных средств, а также в системах с непостоянным первичным источником энергии (ветер, солнце и др.), должны позволять поддерживать соответствующую температуру внутри рабочего объема при отключении батареи от нагрузки на несколько часов (1-10 ч). При использовании недостаточно эффективной теплоизоляции ее объем может занимать до 50-80% объема батареи, что неприемлемо для большинства транспортных установок. Например, серно-натриевые аккумуляторные батареи (СНАБ), используемые в транспортных установках, должны иметь систему термостатирования с массой не более 30% от общей массы батареи, объемом 10-20% от объема батареи и при выполнении комплекса требований по прочности корпуса, эксплуатируемого на транспортном средстве, должна надежно функционировать 3-10 лет. Cases of batteries of this type, used to power the traction engines of vehicles, as well as in systems with an unstable primary source of energy (wind, sun, etc.), should allow maintaining the appropriate temperature inside the working volume when the battery is disconnected from the load for several hours (1- 10 h). When using insufficiently effective thermal insulation, its volume can occupy up to 50-80% of the battery volume, which is unacceptable for most transport installations. For example, sodium-sulfur batteries (SNAB) used in transport installations must have a temperature control system with a mass of not more than 30% of the total mass of the battery, 10-20% of the battery volume, and when fulfilling a set of requirements for the strength of the housing used on vehicle must function reliably 3-10 years.
Известна конструкция теплоизолирующего корпуса с применением экрано-вакуумной изоляции (ЭВИ), которая позволяет наиболее эффективно термостатировать рабочий объем батареи (1). Эффективность ЭВИ обусловлена низким коэффициентом теплопроводности (0,002 Вт/град. при вакууме порядка 0,01 мм рт.ст. ). Условием достижения такого коэффициента является наличие глубокого вакуума в объеме, где расположены экраны ЭВИ, свободное (с зазором относительно друг друга) расположение экранов и их непрерывность по всей площади изолируемой поверхности. A known design of a heat-insulating casing with the use of screen-vacuum insulation (EVI), which allows the most efficient temperature control of the working volume of the battery (1). The efficiency of EVI is due to the low coefficient of thermal conductivity (0.002 W / deg. At a vacuum of the order of 0.01 mm Hg). A condition for achieving this coefficient is the presence of a deep vacuum in the volume where the EVI screens are located, the free (with a gap relative to each other) arrangement of the screens, and their continuity over the entire area of the insulated surface.
Недостатком такой конструкции являются проблемы, связанные с поддержанием глубокого вакуума в объеме, занимаемом теплоизоляцией, и обусловленные невозможностью использования тонкостенных корпусов в наземных условиях из-за "схлопывания" стенок. Наиболее остро проблема стоит при использовании корпусов с плоскими стенками. Учитывая, что корпус с плоскими стенками наиболее распространенная форма корпуса наземных высокотемпературных батарей, возможность использования в них экранно-вакуумной теплоизоляции без увеличения массы за счет утолщения стенок приобретает особую актуальность. При увеличении толщины стенок корпуса недопустимо возрастает вес конструкции, а при использовании жестких дистанционаторов, касающихся обеих стенок корпуса, нарушается целостность экранов и появляются "мостики" с увеличенной теплопроводностью, что резко увеличивает коэффициент эффективной теплопроводности. The disadvantage of this design is the problems associated with maintaining a deep vacuum in the volume occupied by the insulation, and due to the inability to use thin-walled enclosures in terrestrial conditions due to the "collapse" of the walls. The most acute problem is when using cases with flat walls. Considering that the case with flat walls is the most common form of the case of ground-based high-temperature batteries, the possibility of using screen-vacuum thermal insulation in them without increasing the mass due to thickening of the walls becomes particularly relevant. With an increase in the thickness of the walls of the casing, the weight of the structure unacceptably increases, and when using hard spacers touching both walls of the casing, the integrity of the screens is violated and bridges with increased thermal conductivity appear, which sharply increases the coefficient of effective thermal conductivity.
Известна конструкция теплоизолирующего корпуса высокотемпературной аккумуляторной батареи с применением тепловой изоляции, содержащей герметичную полость с теплоизолирующим материалом, при этом вакуумная полость заполнена мелким порошком изолирующего материала, который в части полости плотно спрессован. Каждая стенка изоляции содержит по меньшей мере один уплотненный участок. Основной слой изоляции с плотностью 0,35 г/см3 состоит из керамического порошка SiO2, Al2O3, ZrO2, CaSiO4 или MgO. Полость ограничивают стенки из Ni, Cr. К изоляционному порошку может подмешиваться материал, снижающий излучающие свойства, например оксид титана (2). Такого рода теплоизоляция имела последующее развитие, например предложена тепловая изоляция для серно-натриевых батарей. Теплоизоляционный материал, заполняющий герметичную изолированную полость в тонкостенном двухслойном контейнере, представляет собой смесь (в соотношении 1:1:1) трех порошкообразных компонентов, обладающих низкими коэффициентами теплопроводности по инфракрасному излучению. Первый компонент оксид титана, второй компонент ферромагнитный материал (Fe3O4), имеющий иглообразную структуру. Под влиянием внешнего магнитного поля кристаллы так ориентированы, что продольная ось игл перпендикулярно направлена к температурному градиенту излучения. Третий компонент оксиды редкоземельных металлов, обладающих малой теплопроводностью. Для увеличения механической прочности добавляют высокодисперсную кремневую кислоту (50 60% от общей массы теплоизоляции) и стекловолокно (5 10%). Характеристики такой композиции: пористость 0,83 0,95, плотность 0,75 г/см3 (3). С увеличением пористости такой изоляции ее коэффициент теплопроводности достигает достаточно низких значений (0,005 Вт/м* К).A known design of a heat-insulating housing of a high-temperature battery using thermal insulation containing a sealed cavity with heat-insulating material, while the vacuum cavity is filled with fine powder of insulating material, which is densely pressed in part of the cavity. Each insulation wall contains at least one sealed portion. The main insulation layer with a density of 0.35 g / cm 3 consists of ceramic powder SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , CaSiO 4 or MgO. The cavity is limited by the walls of Ni, Cr. A material that reduces the emitting properties, for example, titanium oxide (2), may be mixed with the insulating powder. This kind of thermal insulation had a subsequent development, for example, thermal insulation for sodium-sulfur batteries was proposed. The heat-insulating material filling a sealed insulated cavity in a thin-walled two-layer container is a mixture (in the ratio 1: 1: 1) of three powder components with low thermal conductivity coefficients for infrared radiation. The first component is titanium oxide, the second component is a ferromagnetic material (Fe 3 O 4 ) having a needle-shaped structure. Under the influence of an external magnetic field, the crystals are so oriented that the longitudinal axis of the needles is perpendicular to the temperature gradient of the radiation. The third component is the oxides of rare earth metals with low thermal conductivity. To increase the mechanical strength, finely divided silicic acid (50–60% of the total mass of thermal insulation) and fiberglass (5–10%) are added. Characteristics of such a composition: porosity 0.83 0.95, density 0.75 g / cm 3 (3). With an increase in the porosity of such insulation, its thermal conductivity reaches fairly low values (0.005 W / m * K).
Недостатки такой изоляции вытекают из необходимости обеспечить механическую прочность порошковой засыпки. Использование высокодисперсных порошков снижает пористость и увеличивает плотность порошковой композиции, что ведет к увеличению массы теплоизоляции и коэффициента теплопроводности. Применение плотных, высокодисперсионных порошков резко ухудшает вакуумные условия при откачке и эксплуатации теплоизоляции. Кроме того, работа с порошками разной дисперсности является в производственных условиях серьезной проблемой. The disadvantages of such insulation stem from the need to ensure the mechanical strength of the powder backfill. The use of finely divided powders reduces porosity and increases the density of the powder composition, which leads to an increase in the mass of thermal insulation and the coefficient of thermal conductivity. The use of dense, highly dispersed powders dramatically worsens the vacuum conditions during the pumping and operation of thermal insulation. In addition, working with powders of different fineness is a serious problem in a production environment.
Известна экрано-вакуумная тепловая изоляция, содержащая металлические экраны, разделенные прокладками из стекловолокна, помещенная в герметичный кожух с глубоким вакуумом, в которой металлические экраны выполнены двухслойными, причем один слой имеет выштампованные в нем полости, заполненные теплоаккумулирующим веществом (4). Это техническое решение трудоемко при изготовлении. A vacuum-screen thermal insulation is known, containing metal screens separated by fiberglass gaskets, placed in a sealed casing with a high vacuum, in which the metal screens are double-layer, and one layer has stamped cavities in it filled with heat-accumulating substance (4). This technical solution is laborious in manufacturing.
Наиболее близким к заявляемой конструкции термостатирующего корпуса аккумуляторной батареи, по технической сущности прототипом, является конструкция, в которой используется экрано-вакуумная изоляция, расположенная в зазоре между тонкими стенками корпуса. Нагрузка от атмосферного давления вакуумированного корпуса воспринимают специальные дистанционаторы, расположенные равномерно по объему зазора между стенками корпуса и представляющие собой стержни из прочного материала (металла, керамики), имеющие контакт с внешней и внутренней стенкой корпуса. Стержни проходят через специальные сквозные отверстия (пазы) в экранах ЭВИ, занимая 5 20% площади изолируемой поверхности (5). Closest to the claimed design of the thermostatic housing of the battery, the technical essence of the prototype is a design that uses shielding and vacuum insulation, located in the gap between the thin walls of the housing. The load from the atmospheric pressure of the evacuated casing is perceived by special remote controllers located uniformly in the volume of the gap between the casing walls and representing rods made of durable material (metal, ceramics) that have contact with the outer and inner walls of the casing. The rods pass through special through holes (grooves) in the EVI screens, occupying 5 to 20% of the area of the insulated surface (5).
Недостатком этой конструкции является увеличение тепловых потерь за счет теплопроводности дистанционаторов, имеющих контакт с внутренней и наружной стенками, и нарушения сплошности экранов ЭВИ, что ухудшает отражение инфракрасного излучения и увеличивает коэффициент теплопроводности ЭВИ. The disadvantage of this design is the increase in heat loss due to the thermal conductivity of the remote controllers in contact with the inner and outer walls, and violation of the continuity of the EVI screens, which affects the reflection of infrared radiation and increases the coefficient of thermal conductivity of the EVI.
На основании изложенного можно сделать вывод, что состояние уровня техники в области теплоизоляции для корпусов высокотемпературных батарей характеризуется возрастанием массы и толщины теплоизоляции, а также увеличением трудоемкости ее изготовления для обеспечения низкого коэффициента теплопроводности. Based on the foregoing, it can be concluded that the state of the art in the field of thermal insulation for cases of high-temperature batteries is characterized by an increase in the mass and thickness of the thermal insulation, as well as an increase in the complexity of its manufacture to ensure a low coefficient of thermal conductivity.
Целью изобретения является создание теплоизоляции для корпуса высокотемпературной батареи, обеспечивающей низкий коэффициент теплопроводности при ограниченной массе и толщине теплоизоляции, менее трудоемкой в изготовлении. The aim of the invention is the creation of thermal insulation for the housing of a high-temperature battery, providing a low coefficient of thermal conductivity with a limited mass and thickness of thermal insulation, less laborious to manufacture.
Поставленная цель достигается тем, что в теплоизолирующем корпусе, состоящем из внешней и внутренней тонкостенных герметичных оболочек с вакуумной полостью между ними, дистанционирующих элементов и порошково-волокнистых материалов или экранно-вакуумной изоляции, дистанционирующие элементы выполнены не менее чем из двух частей, каждая из которых контактирует не более чем с одной из оболочек корпуса. Элементы дистанционаторов могут быть выполнены в виде полос или ребер, причем плоскости полос или ребер, контактирующих с одной из оболочек, пересекаются с плоскостями полос или ребер, контактирующих с другой оболочкой. This goal is achieved by the fact that in the heat-insulating casing, consisting of external and internal thin-walled hermetic shells with a vacuum cavity between them, spacers and powder-fiber materials or screen-vacuum insulation, spacers are made of at least two parts, each of which in contact with no more than one of the shells of the housing. The elements of the distance can be made in the form of strips or ribs, and the plane of the strips or ribs in contact with one of the shells intersect with the planes of the strips or ribs in contact with the other shell.
Элементы дистанционаторов также могут быть выполнены в виде решеток, причем ячейки решетки, контактирующей с одной оболочкой, сдвинуты относительно ячеек решетки, контактирующей с другой оболочкой. The elements of the remote control can also be made in the form of lattices, and the cells of the lattice in contact with one shell are shifted relative to the cells of the lattice in contact with another shell.
Кроме того, в стыке между дистанционирующими элементами могут быть расположены экраны экрано-вакуумной изоляции, не имеющие нарушений сплошности. Места касаний дистанционирующих элементов с корпусами или друг с другом могут быть покрыты теплоизоляционным материалом. In addition, in the junction between the spacer elements, screens of vacuum-shield insulation can be arranged that do not have discontinuities. The contact points of the spacing elements with the housings or with each other can be covered with heat-insulating material.
Элементы дистанционатора в вакуумной полости между внутренней и внешней тонкостенными герметичными оболочками теплоизолирующего корпуса необходимы для предотвращения схлопывания оболочек при вакуумировании, а также для обеспечения условий, при которых теплоизоляционные материалы (порошково-волокнистая, экрано-вакуумная изоляции и т.д.) имеют максимально низкий коэффициент теплопроводности. Так, например, экраны экрано-вакуумной изоляции имеют коэффициент теплопроводности 0,002 Вт/м•град только в случае, когда экраны не прижимаются друг к другу, если же они сжаты, их коэффициент теплопроводности может возрасти более чем на порядок, поэтому дистанционирующие элементы должны быть расположены так, чтобы мест пережатия экрано-вакуумной изоляции было как можно меньше. Кроме того, использование экранно-вакуумной изоляции, как показывают расчетно-экспериментальные исследования, наиболее эффективно при отсутствии нарушений сплошности ее слоев, то есть когда коэффициент отражения инфракрасного излучения имеет максимальное значение. В свою очередь, дистанционаторы, удерживающие стенки корпуса, являются тепловыми мостиками между внешней и внутренней стенками и нарушение их сплошности приводит к возникновению дополнительных контактных тепловых сопротивлений, что уменьшает интегральный коэффициент теплопроводности изоляции. Как и в прототипе, сохраняется возможность уменьшить тепловые потери за счет уменьшения площади дистанционаторов при увеличении их прочностных свойств. The elements of the spacer in the vacuum cavity between the inner and outer thin-walled hermetic shells of the heat-insulating casing are necessary to prevent collapsing of the shells during evacuation, as well as to ensure the conditions under which the heat-insulating materials (powder-fiber, screen-vacuum insulation, etc.) are as low as possible coefficient of thermal conductivity. So, for example, screens of screen-vacuum insulation have a thermal conductivity coefficient of 0.002 W / m • hail only when the screens are not pressed against each other, if they are compressed, their thermal conductivity coefficient can increase by more than an order of magnitude, therefore, the spacing elements should be arranged so that the places of clamping the screen-vacuum insulation was as small as possible. In addition, the use of screen-vacuum insulation, as shown by calculation and experimental studies, is most effective in the absence of violations of the continuity of its layers, that is, when the reflection coefficient of infrared radiation has a maximum value. In turn, the spacers holding the walls of the casing are thermal bridges between the external and internal walls and the violation of their continuity leads to the appearance of additional contact thermal resistances, which reduces the integral thermal conductivity of the insulation. As in the prototype, it remains possible to reduce heat loss by reducing the area of the distanceers while increasing their strength properties.
Элемент дистанционатора может представлять собой решетку, отдельные полосы, стержни и т. д. способные выдержать нагрузку со стороны оболочки корпуса, которая в общем случае складывается из усилия, вызванного перепадом давлений между вакуумным объемом корпуса и атмосферным давлением окружающей среды, массой внутреннего оборудования батареи и динамических нагрузок на корпус. Каждая из элементов дистанционатора может иметь контакт только с одной из оболочек или с другим элементом дистанционатора. Например, в дистанционаторе, составленном из двух решеток, каждая из них имеет контакт с одной из оболочек и с соседней решеткой, но не контактирует одновременно с обеими оболочками корпуса. The spacer element can be a grill, individual strips, rods, etc., capable of withstanding the load from the shell side of the housing, which generally consists of the force caused by the pressure difference between the vacuum volume of the housing and the atmospheric pressure of the environment, the mass of the battery’s internal equipment and dynamic loads on the body. Each of the elements of the remote control can have contact only with one of the shells or with another element of the remote control. For example, in a spacer made up of two lattices, each of them has contact with one of the shells and with the neighboring lattice, but does not contact simultaneously with both shells of the casing.
Материалом для элемента дистанционатора может служить любой материал, способный выдерживать указанную нагрузку в условиях рабочих температур. Выбор материала определяется наименьшим коэффициентом теплопроводности при прочих равных условиях. The material for the spacer element can be any material that can withstand the specified load at operating temperatures. The choice of material is determined by the lowest coefficient of thermal conductivity, ceteris paribus.
В случаях, когда в качестве материала дистанционирующего элемента используется теплопроводный материал (например металл), зоны контакта элемента и оболочек можно разделить введением прокладок из малотеплопроводных материалов, что приводит к увеличению контактного сопротивления и уменьшению интегрального коэффициента теплопроводности теплоизоляции. Аналогичным приемом можно увеличить контактное сопротивление в зонах контактов частей дистанционирующего элемента. Расположение между стальными решетками, например, 10-20 экранов экрано-вакуумной изоляции снижает интегральный коэффициент теплопроводности изоляции в 1,5-2 раза. In cases where a heat-conducting material (for example, metal) is used as the material of the spacer element, the contact areas of the element and the shells can be separated by the introduction of gaskets of low-heat-conducting materials, which leads to an increase in contact resistance and a decrease in the integral thermal conductivity of thermal insulation. A similar technique can increase the contact resistance in the contact areas of the parts of the spacer element. The location between the steel gratings, for example, 10-20 screens of screen-vacuum insulation reduces the integral coefficient of thermal conductivity of insulation by 1.5-2 times.
Кроме того, решетки или полосы, соединенные с оболочками, могут служить ребрами, существенно увеличивающими жесткость оболочки, что, в свою очередь, позволяет при прочих равных условиях уменьшить толщину оболочки. In addition, gratings or strips connected to the shells can serve as ribs that significantly increase the rigidity of the shell, which, in turn, allows, other things being equal, to reduce the thickness of the shell.
Контактное сопротивление между частями дистанционирующего элемента и между элементом и оболочкой можно существенно увеличить за счет сокращения площади контакта между ними. В частности, при использовании решеток из полос металла в качестве дистанционирующего элемента, достаточно сместить плоскости полос соседних решеток относительно друг друга, чтобы уменьшить площадь теплового контакта между ними до сотых долей процента от общей площади теплопередающей поверхности. Как показывает расчетно-экспериментальная проверка, при использовании, например, стальных решеток с секциями 120 х 100 мм толщиной 0,8 мм с пересекающими плоскостями механическая прочность и устойчивость решеток обеспечиваются при действующих нагрузках, в то же время интегральный коэффициент теплопроводности за счет уменьшения площади контакта металлических поверхностей уменьшается более, чем в три раза по сравнению с теплоизоляцией с одной решеткой, контактирующей с обеими оболочками. The contact resistance between the parts of the spacer element and between the element and the shell can be significantly increased by reducing the contact area between them. In particular, when using gratings of metal strips as a spacer element, it is enough to shift the plane of the strips of adjacent gratings relative to each other in order to reduce the area of thermal contact between them to hundredths of a percent of the total heat-transfer surface area. As the calculation and experimental verification shows, when using, for example, steel gratings with sections of 120 x 100 mm, 0.8 mm thick with intersecting planes, the mechanical strength and stability of the gratings are ensured under current loads, at the same time, the integral coefficient of thermal conductivity by reducing the contact area metal surfaces is reduced by more than three times compared with thermal insulation with a single grating in contact with both shells.
Площадь контакта дистанционирующего элемента и оболочки может быть уменьшена за счет выполнения специальных выборок на контактирующей поверхности дистанционирующего элемента (см. описание примера конкретного исполнения. The contact area of the spacing element and the shell can be reduced by performing special samples on the contacting surface of the spacing element (see the description of an example of a specific embodiment.
Дистанционаторы могут быть изготовлены из теплоизоляционного материала, в частности, если в качестве материала дистанционаторов использовать полосы из достаточно прочной порошково-волокнистой изоляции, например, ТЭМК-25 (коэффициент теплопроводности 0,05 Вт/м•град на воздухе, 0,02 Вт/м•град в вакууме, то при отношении толщины полос к расстоянию между ними как 1:3 и расположении между полосами экрано-вакуумной изоляции, как показала расчетно-экспериментальная проверка, интегральный коэффициент теплоизоляции толщиной 20 мм составил 0,0068 Вт/м•град. Remote controllers can be made of heat-insulating material, in particular, if strips of sufficiently strong powder-fiber insulation, for example, TEMK-25 (thermal conductivity coefficient of 0.05 W / m • hail in air, 0.02 W / m • hail in vacuum, then with a ratio of the thickness of the strips to the distance between them as 1: 3 and the location between the strips of the screen-vacuum insulation, as shown by the experimental calculation, the integral coefficient of thermal insulation with a thickness of 20 mm was 0.0068 W / m • hail.
Дополнительное уменьшение интегрального коэффициента теплопроводности изолирующего слоя достигается покрытием контактирующих поверхностей дистанционаторов теплоизоляционными материалами. An additional decrease in the integral coefficient of thermal conductivity of the insulating layer is achieved by coating the contacting surfaces of the spacers with insulating materials.
На фиг. 1 приведен схематический чертеж поперечного сечения батареи в варианте с комбинированной изоляцией; на фиг. 2 элемент конструкции теплоизоляции в увеличенном масштабе (узел I, фиг.1) и вид в плане по стрелке А. На виде А условно не показаны внутренняя оболочка 2 и экраны ЭВИ 6. In FIG. 1 is a schematic cross-sectional drawing of a battery in an embodiment with combined insulation; in FIG. 2, a structural element of thermal insulation on an enlarged scale (node I, figure 1) and a plan view along arrow A. In view A, the
Корпус батареи состоит из внешней 1 и внутренней 2 оболочек, между которыми расположен вакуумный объем с размещенной в нем теплоизоляцией. Внутри корпуса расположены аккумуляторы 3 и вспомогательное оборудование. Дистанционирующий элемент состоит из решетки 4, имеющей контакт с внутренней оболочкой 2, и решетки 5, находящейся в контакте только с внешней оболочкой 1. The battery case consists of external 1 and internal 2 shells, between which there is a vacuum volume with thermal insulation placed in it. Inside the case are batteries 3 and accessories. The spacer element consists of a
Между решетками дистанционатора уложены экраны ЭВИ 6. Такие же экраны могут быть установлены между решетками и оболочками корпуса. Внутри ячеек каждой решетки расположены панели порошково-волокнистой изоляции 7, содержащей поглощающие и отражающие компоненты. EVI 6 screens are placed between the grids of the remote control. The same screens can be installed between the grids and the shells of the housing. Inside the cells of each grating there are panels of powder-
Для увеличения термического сопротивления между решетками и оболочками ребра решеток выполнены с выборками 8, позволяющими уменьшить площадь контакта, и, кроме того, на контактирующие поверхности могут быть нанесены покрытия 9 из материалов с низким коэффициентом теплопроводности. To increase the thermal resistance between the gratings and the shells, the edges of the gratings are made with samples 8, which make it possible to reduce the contact area, and, in addition, coatings 9 made of materials with a low coefficient of thermal conductivity can be applied to the contacting surfaces.
Пример конкретного исполнения. An example of a specific implementation.
Разработана и проходит испытания сернонатриевая батарея, включающая в себя 56 аккумуляторов, емкостью по 50 Д•ч каждый, объединенных в две секции по 28 аккумуляторов. Энергоемкость батареи составляет 5 кВт•ч. Секции батареи размещены в корпусе, имеющем следующие габаритные размеры: длина 575 мм, ширина 520 мм и высота 360 мм. Корпус состоит из внешней и внутренней герметичных оболочек (нержавеющая сталь, толщина 0,8 мм), разделенных зазором 40 мм. Объем между оболочками вакуумируется до давления 0,01 мм рт.ст. A sulfur-sodium battery has been developed and is being tested, which includes 56 batteries with a capacity of 50 D • h each, combined in two sections of 28 batteries. The battery capacity is 5 kW • h. Battery sections are housed in a housing having the following overall dimensions: length 575 mm, width 520 mm and height 360 mm. The housing consists of external and internal sealed enclosures (stainless steel, thickness 0.8 mm), separated by a gap of 40 mm. The volume between the shells is evacuated to a pressure of 0.01 mm Hg.
В вакуумном объеме корпуса батареи располагается теплоизоляция, состоящая из двух дистанционирующих решеток, изготовленных из стали толщиной 0,8 мм, между которыми располагаются экраны ЭВТИ в количестве 20 шт. Кроме того, экраны ЭВТИ установлены между внутренним корпусом и одной из решеток (20 шт. ) и между наружным корпусом и второй решеткой (10 шт.). Ребра каждой решетки образуют прямоугольники с размером сторон 100 х 120 мм. Между собой решетки смещены так, чтобы любой узел одной из решеток находился напротив центра ячейки другой решетки. Для уменьшения теплового контакта на торцевых поверхностях ребер, контактирующих с оболочками, выполнены выборки с шагом 25 мм при длине контактной зоны 5 мм. Глубина выборки 7 мм. In the vacuum volume of the battery case there is a thermal insulation consisting of two spacer grids made of steel with a thickness of 0.8 mm, between which there are EVTI screens in the amount of 20 pcs. In addition, the EVTI screens are installed between the inner casing and one of the grilles (20 pcs.) And between the outer casing and the second grille (10 pcs.). The edges of each lattice form rectangles with a side size of 100 x 120 mm. Between each other, the lattices are offset so that any node of one of the lattices is opposite the cell center of the other lattice. To reduce thermal contact on the end surfaces of the ribs in contact with the shells, samples were made with a pitch of 25 mm with a contact zone length of 5 mm.
Экраны ЭВТИ, расположенные между решетками, дистанционируются между собой керамической вуалью. Зоны сжатия экранов, находящиеся в местах контактов решеток между собой и с оболочками корпуса, не превышают по площади одного процента от общей площади теплопередающей поверхности корпуса. Экраны изготовлены в виде мешков и не имеют нарушений сплошности (кроме перфорационных отверстий для облегчения откачки). The EVTI screens located between the gratings are spaced apart by a ceramic veil. The compression zones of the screens located at the points of contact between the gratings between themselves and with the shells of the case do not exceed one percent of the total area of the heat transfer surface of the case. The screens are made in the form of bags and have no discontinuities (except for perforations to facilitate pumping).
Тепловые потери такого корпуса составили 180 Вт. Корпус с аналогичными параметрами, в котором использовались порошково-волокнистая изоляция типа ТЭМК-25, имел тепловые потери 320 Вт. The heat loss of such a case was 180 watts. A case with similar parameters, in which TEMK-25 type fiber-optic insulation was used, had a heat loss of 320 watts.
Как показывают расчетно-экспериментальные исследования, скорость охлаждения корпуса с такой теплоизоляцией при охлаждении от 350 до 300oС ниже скорости охлаждения корпуса со сплошной теплоизоляцией ТЭМК-25 более, чем в 4 раза.As the calculation and experimental studies show, the cooling rate of a case with such thermal insulation during cooling from 350 to 300 o C is lower than the cooling rate of a case with continuous thermal insulation TEMK-25 by more than 4 times.
В настоящее время экономический эффект в денежном выражении не может быть рассчитан, поскольку технология изготовления тепловой изоляции находится в стадии опытной отработки. Однако указанные технические преимущества позволяют сделать вывод о несомненной полезности предлагаемой тепловой изоляции. At present, the economic effect in monetary terms cannot be calculated, since the technology of manufacturing thermal insulation is at the stage of experimental testing. However, these technical advantages allow us to conclude about the undoubted usefulness of the proposed thermal insulation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9393042521A RU2073285C1 (en) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | Design of heat insulating casing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9393042521A RU2073285C1 (en) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | Design of heat insulating casing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93042521A RU93042521A (en) | 1996-02-20 |
| RU2073285C1 true RU2073285C1 (en) | 1997-02-10 |
Family
ID=20146931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9393042521A RU2073285C1 (en) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | Design of heat insulating casing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2073285C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111412344A (en) * | 2020-04-12 | 2020-07-14 | 山东建筑大学 | Vacuum insulation panel adopting laminated core material with sheets with concave-convex structures on multiple surfaces |
| RU2755863C2 (en) * | 2017-08-16 | 2021-09-22 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Vacuum adiabatic body |
| US11260727B2 (en) | 2017-08-01 | 2022-03-01 | Lg Electronics Inc. | Vehicle, refrigerator for vehicle, and controlling method for refrigerator for vehicle |
| US11536415B2 (en) | 2017-08-01 | 2022-12-27 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
| RU216088U1 (en) * | 2022-12-06 | 2023-01-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Battery module |
| US11624550B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-04-11 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
| US11725768B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-08-15 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body, refrigerating or warming apparatus, and method for manufacturing vacuum adiabatic body |
| US11774167B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-10-03 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
-
1993
- 1993-08-26 RU RU9393042521A patent/RU2073285C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1.Каганер М.Г. Тепломассообмен в низкотемпературных теплоизоляционных конструкциях.- М.: Энергия, 1979, с.74-105. 2. Заявка ФРГ N 3046032, кл. F 16 L 59/00, 1982. 3. Заявка ФРГ N 3146017, кл. F 16 L 29/04, 1983. 4. Авторское свидетельство СССР N 1128045, кл. F 16 L 59/06, 1984. 5. J.J. Nowobilski and A.Acharya, Thermal Insulation Development for High-Temperature batteries, proc. oi the 29 power sources symposium, 9-12 june, 1980. * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11260727B2 (en) | 2017-08-01 | 2022-03-01 | Lg Electronics Inc. | Vehicle, refrigerator for vehicle, and controlling method for refrigerator for vehicle |
| US11536415B2 (en) | 2017-08-01 | 2022-12-27 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
| US11624550B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-04-11 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
| US11725768B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-08-15 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body, refrigerating or warming apparatus, and method for manufacturing vacuum adiabatic body |
| US11774167B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-10-03 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
| US11807075B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-11-07 | Lg Electronics Inc. | Vehicle, refrigerator for vehicle, and controlling method for refrigerator for vehicle |
| RU2755863C2 (en) * | 2017-08-16 | 2021-09-22 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Vacuum adiabatic body |
| US11466925B2 (en) | 2017-08-16 | 2022-10-11 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
| US11781802B2 (en) | 2017-08-16 | 2023-10-10 | Lg Electronics Inc. | Vacuum adiabatic body and refrigerator |
| CN111412344A (en) * | 2020-04-12 | 2020-07-14 | 山东建筑大学 | Vacuum insulation panel adopting laminated core material with sheets with concave-convex structures on multiple surfaces |
| RU216088U1 (en) * | 2022-12-06 | 2023-01-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Battery module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20050042416A1 (en) | Insulation system having vacuum encased honeycomb offset panels | |
| Zhang et al. | Numerical simulation of intercalation-induced stress in Li-ion battery electrode particles | |
| Reynier et al. | Thermodynamics of lithium intercalation into graphites and disordered carbons | |
| CN104393200B (en) | A kind of battery case | |
| RU2073285C1 (en) | Design of heat insulating casing | |
| JPH03178584A (en) | Alkali metallic thermoelectric converter | |
| Ross | Quantifying MLI thermal conduction in cryogenic applications from experimental data | |
| CN111128411B (en) | Small-size solid state reactor core | |
| JP2023548579A (en) | nuclear battery | |
| JP3284855B2 (en) | Collective battery of sodium sulfur battery | |
| US6387462B1 (en) | Thermal insulating device for high temperature reactors and furnaces which utilize highly active chemical gases | |
| Godwal et al. | Model for the equation of state of condensed matter in the" intermediate" pressure (about 0.5-10 TPa) region | |
| US11346103B2 (en) | Systems and methods for a power-generating thermogalvanic brick | |
| Yang et al. | Coexistence of Zero-Dimensional Electride State and Superconductivity in AlH2 Monolayer | |
| US20240291062A1 (en) | Powder mixture for heat dissipation and components having the powder mixture | |
| RU93042521A (en) | CONSTRUCTION OF HEAT-INSULATED CASE | |
| Rao et al. | First principle study of LiXS2 (X= Ga, In) as cathode materials for Li ion batteries | |
| JPH06283216A (en) | Heat insulated container for high-temperature battery | |
| Jian et al. | Large valley Nernst effect in twisted multilayer graphene systems | |
| SU1679129A1 (en) | Thermal insulation | |
| CN117404948A (en) | Building block type phase-change heat storage unit and assembly method thereof | |
| Lin et al. | The Effect of Shape in Porous Electrodes on Cell Resistance and Chemo-Mechanical Stresses | |
| Nagel | Thermal control aspects of a stationary Martian surface laboratory | |
| JP3127179B2 (en) | Frame for unit cell assembly | |
| Nettleship et al. | Microstructural pathways for the sintering of alumina ceramics |