SU1576771A1

SU1576771A1 - Method of heat-insulation of cryogenic apparatus and pipelines

Info

Publication number: SU1576771A1
Application number: SU884421987A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Петрович Малышев; Владимир Сергеевич Бахлин; Юрий Николаевич Пинтелин
Priority date: 1988-05-05
Filing date: 1988-05-05
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение позвол ет снизить трудоемкость изготовлени и повысить надежность теплоизол ции криогенных аппаратов и трубопроводов. На изолируемую поверхность первоначально плотно наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки преимущественно из фторпласта. Сверху наматывают несколько слоев металлизированной пленки из малотеплопроводного материала, предварительно скрученной в жгуты. Затем путем бинтовани наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки. Между последним слоем пленки и герметичным кожухом оставл ют свободное кольцевое пространство-зазор, который заполн ют газовой средой под избыточным давлением. Теплоизол цию можно примен ть при увлажненной или агрессивной окружающей среде. 1 ил.The invention makes it possible to reduce the labor intensity of manufacturing and increase the reliability of the thermal insulation of cryogenic apparatus and pipelines. Initially, several layers of heat insulating film are predominantly wound on the insulated surface, mainly from fluoroplast. Several layers of metallized film of low heat conductive material, previously twisted into bundles, are wound on top. Then, several layers of heat-insulating film are wound by bandaging. Between the last layer of the film and the hermetic casing, a free annular space-gap is left, which is filled with a gaseous medium under excessive pressure. Thermal insulation can be applied in a humid or aggressive environment. 1 il.

Description

Изобретение относитс к криогенной тех- ике и может быть использовано преимущественно при теплоизол ции криогенных аппаратов и трубопроводов, эксплуатируемых в стационарных и транспортных услови х.The invention relates to cryogenic engineering and can be used mainly in the thermal insulation of cryogenic apparatus and pipelines operated in stationary and transport conditions.

Целью изобретени вл етс снижение трудоемкости изготовлени и повышение надежности теплоизол ции.The aim of the invention is to reduce the complexity of manufacturing and increase the reliability of thermal insulation.

На изолируемую поверхность первоначально плотно наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки преимущественно из фторопласта, поверх которых наматывают несколько слоев металлизированной экранирующей , преимущественно полимерной или лавсановой пленки предварительно скрученной в жгуты, а затем путем бинтовани наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки, преимущественно из фторплас- та или лавсана, причем между последним слоем телоизолирующей пленки и герметичным кожухом оставл ют свободное кольцевое пространство - зазор, а затем объемInitially, several layers of a heat insulating film are predominantly wound onto the insulated surface, mainly from fluoroplast, over which several layers of metallized shielding film, mainly polymer or polyester film previously twisted into bundles, are wound, and then several layers of heat insulating film, mainly fluoroplast or polyester, are wound by bandaging. moreover, between the last layer of the telo-insulating film and the hermetic casing, a free annular space is left - clearance and then volume

герметичного кожуха вместе с намотанной теплоизол цией заполн ют малотеплопроводной газовой средой под избыточным давлением , например ксеноном, криптоном или их смесью.the hermetic casing, along with the wound thermal insulation, is filled with a low-conductive gaseous medium under excess pressure, for example, xenon, krypton, or their mixture.

Поверх первоначально намотанных нескольких слоев теплоизолирующей пленки наматывают путем чередовани сначала нескольких слоев гофрированной ленты или трубки малого диаметра из фторлонлавсана и нескольких слоев металлизированной экранирующей полимерной пленки, первоначально скрученной в жгут, а затем путем бинтовани наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки преимущественно из фторпласта или лавсана, причем между последним слоем теплоизолирующей пленки и герметичным кожухом оставл ют свободное кольцевое пространство - зазор, а затем объем герметичного кожуха вместе с намотанной теплоизол цией заполн ют малотеплопроводной газовой средой под избыточнымSeveral layers of thermally insulating film originally wound are wound by alternating first several layers of a corrugated tape or a small-diameter tube made of fluoronlavsan and several layers of a metallized screening polymer film, initially twisted into a rope, and then several layers of a heat-insulating film are wound mainly by fluoroplast or polyester by bandaging between the last layer of heat insulating film and the hermetic casing, leave a free annular space about - gap, then the volume of the sealed housing together with heat insulation wound maloteploprovodnoy filled with a gaseous medium under excess

сл 1sl 1

оэ 1 1oe 1 1

давлением, например ксеноном, криптоном или их смесью.pressure, such as xenon, krypton or a mixture thereof.

На чертеже приведен аппарат дл хранени криогенной жидкости.The drawing shows an apparatus for storing a cryogenic liquid.

Аппарат содержит криогенный сосуд 1, обечайку «холодного внутреннего сосуда 2, герметичный кожух 3, плотную намотку нескольких слоев 4 фторопластовой пленки, металлизированную (алюминизированную) полимерную пленку 5, скрученную предварительно в жгуты, теплоизолирующую пленку 6 из фторопласта или лавсана, свободное изолирующее кольцевое пространство (зазор) 7, штуцера входа 8 и выхода 9 дл заполнени герметичного кожуха малотеплопроводным газом или смесью малотеплопроводных газов.The device contains a cryogenic vessel 1, a shell of a “cold internal vessel 2, hermetic casing 3, densely winding several layers 4 of a fluoroplastic film, metallized (aluminized) polymer film 5, pre-rolled into bundles, a heat insulating film 6 of fluoroplastic or lavsan, a free insulating ring space (gap) 7, inlet fitting 8 and outlet 9 for filling the hermetic casing with a low heat conducting gas or a mixture of low heat conducting gases.

Теплоизол цию осуществл ют следующим образом.The heat insulation is carried out as follows.

На изолируемую поверхность «холодного внутреннего сосуда 2 криогенного сосуда 1, предназначенного, например, дл хранени жидкого хладагента, первоначально плотно наматывают несколько слоев 4 теплоизолирующей пленки, преимущественно из фторопласта , поверх которых наматывают не- сколько слоев металлизированной экранирующей преимущественно полимерной или лавсановой пленки 5, предварительно скрученной в жгуты. Затем путем бинтовани наматывают несколько слоев теплоизолирующей пленки 6 из фторопласта или лавсана. Между последним (крайним) теплоизолирующим слоем из пленки 6 и герметичным кожухом 3 оставл ют свободное кольцевое пространство - зазор. Объем герметичного кожуха, в котором размещена путем намотки теплоизол ци из слоев 4-6, заполн ют под избыточным давлением малотеплопроводным (изолирующим) газом (газовой средой). В качестве газовой среды могут быть использованы малотеплопроводные газы, например ксенон, криптон или их смеси. Перед по- дачей изолирующего газа герметичный кожух 3 предварительно вакуумируетс до разрежени 1Х10 ±1ХЮ2 мм рт. ст. или продуваетс осушенным газом с изолирующими свойствами, например ксеноном или криптоном .A cold inner vessel 2 of a cryogenic vessel 1, for example, for storing a liquid refrigerant, is isolated on the insulated surface. Initially, several layers 4 of heat-insulating film, mainly of fluoroplastic, are wound tightly over which several layers of metallized screening film, mainly polymeric or polyester film 5, are wound. pre twisted into bundles. Then, several layers of a fluoroplastic or lavsan heat insulating film 6 are wound by bandaging. Between the last (extreme) heat insulating layer of the film 6 and the hermetic casing 3, a free annular space is left - the gap. The volume of the hermetic casing in which the heat insulation from layers 4-6 is placed by winding is filled under excess pressure with a low heat conducting (insulating) gas (gaseous medium). Low-conducting gases, for example xenon, krypton or their mixtures, can be used as a gaseous medium. Before feeding the insulating gas, the hermetic casing 3 is preliminarily evacuated to a negative pressure of 1 × 10 ± 1 × 10 2 mm Hg. Art. or blown dry with insulating properties such as xenon or krypton.

Аналогичным путем могут теплоизолироватьс криогенные трубопроводы, а также теплообменные аппараты, работающие при низких температурах.In a similar way, cryogenic piping can be insulated, as well as heat exchangers operating at low temperatures.

Теплоизолирующие свойства (термическое сопротивление) теплоизол ции по пред- латаемому способу характеризуютс сведением к минимуму теплопритоков за счет снижени теплопроводности изолирующего сло намотки и конвекции газовой среды, а также уменьшени радиационного (лучистого) теплообмена ).Thermal insulation properties (thermal resistance) of thermal insulation according to the proposed method are characterized by minimizing heat leakage by reducing the thermal conductivity of the insulating layer of winding and convection of the gaseous medium, as well as reducing radiation (radiant) heat exchange).

Термическое сопротивление изолирующего сло намотки определ етс через контакты , которые образуютс при намотке изолирующего сло . Этих контактов значительно меньше, чем по известному способу при образовании слоисто-вакуумной изол ции. Происходит это за счет чередовани слоев при намотке металлизированной экранирующей полимерной пленки, скрученной в жгуты и наматываемой преимущественно по спирали , и теплоизолирующей пленки путем бинтовани . При этом скрутка металлизированной пленки в жгуты производитс так, чтобы внутри этих жгутов были образованы неплотности, которые вместе с щелевыми каналами между жгутами и теплоизолированной пленкой и ограниченным щелевым свободным пространством между последним слоем намотки и внешней обечайкой герметичного кожуха образуют чеисто-ще- левые каналы, которые заполн ютс изолирующей газовой средой.The thermal resistance of the insulating winding layer is determined through the contacts that are formed when the insulating layer is wound. These contacts are much smaller than by a known method in the formation of layered-vacuum insulation. This happens due to the alternation of layers during the winding of a metallized screening polymer film, twisted into bundles and wound predominantly along a spiral, and a heat-insulating film by means of bandaging. At the same time, the metallized film is twisted into bundles so that leaks are formed inside these bundles, which, together with the slotted channels between the bundles and the thermally insulated film and the limited slotted space between the last layer of winding and the outer shell of the sealed casing, form cell-gap channels, which are filled with an insulating gaseous medium.

Ввиду малого эквивалентного диаметра образованных каналов эффективность теп лопереноса в газовой среде сводитс к минимуму .Due to the small equivalent diameter of the channels formed, the efficiency of heat transfer in a gaseous medium is minimized.

Кроме того, заполнение чеисто-щелевых каналов изолирующей газовой средой под небольшим избыточным давлением, у которой теплопроводность в несколько раз ниже, чем у воздуха, позвол ет существенно снизить теплопритоки за счет теплопроводности газовой среды.In addition, the filling of the cellular-slotted channels with an insulating gaseous medium under a slight excess pressure, in which the thermal conductivity is several times lower than that of air, can significantly reduce heat gains due to the thermal conductivity of the gaseous medium.

Это обсто тельство при услови х первоначальной откачки воздуха из изолирую-- щей среды в герметичном кожухе или продувки сухими газами исключает возможность увлажнени теплоизол ции в процессе эксплуатации оборудовани .This circumstance under the conditions of the initial evacuation of air from the insulating medium in a hermetic casing or purging with dry gases eliminates the possibility of the thermal insulation being moistened during the operation of the equipment.

Применение экранированной пленки, котора скручиваетс в жгуты, обеспечивает снижение теплопритоков за счет лучистого теплообмена, вли ние лучистого тешюпере- носа в общем балансе теплопритоков в предлагаемом способе относительно не велико , что приводит к слабой зависимости свойств теплоизол ции от температурного уровн термостатировани рабочих веществ в сосудах, аппаратах или трубопроводахThe use of shielded film, which is twisted into bundles, reduces heat leakage due to radiative heat exchange, the effect of radiant jumble in the overall balance of heat leakage in the proposed method is relatively small, which leads to a weak dependence of the thermal insulation properties on the temperature level of the temperature control of working substances in vessels , apparatuses or pipelines

Теплопроводность теплоизол ции по способу составл ет ,012-0,014 Вт/мКПо эффективности предлагаемый способ уступает известному способу образовани слоисто-вакуумной изол ции. Однако значительно превосходит газозаполненную теплоизол цию и сопоставим с вакуумно-порош- ковой теплоизол цией.The thermal conductivity of the thermal insulation according to the method is 012-0.0144 W / mKP. In terms of efficiency, the proposed method is inferior to the known method of forming layered-vacuum insulation. However, it considerably exceeds the gas-filled heat insulation and is comparable with vacuum powder heat insulation.

В случае применени теплоизол ции при термостатировании объекта на температурном уровне Т 100-200К теплоизол ци по предлагаемому способу экономически более целесообразна , чем слоисто-вакуумна теплоизол ци , так как дополнительные теплопритоки не привод т к ощутимым потер м хладагентов, имеющим значительную величину теплоты парообразовани .In the case of thermal insulation when the object is temperature-controlled at a temperature level of 100-200K, the thermal insulation according to the proposed method is more economically feasible than the layered-vacuum thermal insulation, since the additional heat influx does not lead to a noticeable loss of refrigerants having a significant amount of heat of vaporization.

Кроме того, стоимость теплоизол ции ниже , чем у слоисто-вакуумной теплоизол ции на 30-40%, и на 10-25% ниже, чем у порошково-вакуумной теплоизол ции, за счет снижени трудоемкости изготовлени , не требующих технологических операций по очистке и полировке внутренних стенок герметичного кожуха, других сопутствующих операций.In addition, the cost of thermal insulation is lower than that of layered vacuum thermal insulation by 30-40%, and 10-25% lower than that of powder-vacuum thermal insulation, by reducing the labor intensity of manufacturing, which do not require technological operations for cleaning and polishing of the inner walls of the hermetic casing, other related operations.

Теплоизол ци по предлагаемому способу особенно эффективна дл криогенного оборудовани , работающего в «жестких услови х: при транспортировке, вибраци х, переменных температурах. Учитыва , что теплоизол ци работает в услови х избыточного давлени ее можно успешно примен ть дл аппаратов, работающих при увлажненной или агрессивной окружающей среде.The thermal insulation of the proposed method is especially effective for cryogenic equipment operating in severe conditions: during transportation, vibrations, variable temperatures. Taking into account that thermal insulation works in conditions of excessive pressure, it can be successfully used for devices operating in a humidified or aggressive environment.

Claims

Invention Formula

The method of thermal insulation of cryogenic apparatus and pipelines by applying

on the insulated surface of alternating layers of non-metallized and metallized films of low heat-conducting material to obtain a heat-insulating layer, placing it in a sealed casing with a gap relative to the latter to form a heat-insulating cavity and then filling it with a low-conductive gas,

In order to reduce the complexity of manufacturing and increase the reliability of thermal insulation, when forming a thermal insulating layer, several layers of a smooth non-metallized film are initially tightly wound onto the insulated surface, then the metallized film is wound into a coil in several layers and winding onto them overlap several layers of a smooth non-metallized film.

five

/ d

one

four