SU901706A1

SU901706A1 - Криогенна камера

Info

Publication number: SU901706A1
Application number: SU802916766A
Authority: SU
Inventors: Михаил Григорьевич Каганер; Майя Григорьевна Великанова; Сергей Борисович Мильман; Владимир Александрович Игнатьев
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт "Гелиевая Техника"
Priority date: 1980-04-29
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1982-01-30

Description

Изобретение относится к конструкциям стационарных резервуаров для исследования влияния криогенных температур на поведение и свойство различных биологических материалов и может быть использовано в криогенной ^sтехнике для хранения указанных материалов при этих температурах.

Известны сосуды для криогенных жидкостей, снабженные вакуумируемой теплоизоляцией, заключенной между тонкостенными гибкими оболочками flj.

Известны сосуды, содержащие гибкие оболочки, между которыми помещена вакуумируемая изоляция из пенопласта [2].

Известна также криогенная камера, содержащая корпус, выполненный с параллельно установленными наружной и внутренней гибкими стенками, теплоизоляцию, размещенную между стенками и выполненную из Пористого материала, преимущественно пенопласта, и крышку [3].

Общим недостатком известных устройств является сравнительно большой теплоприток через изоляцию. Причина заключается в повышенном коэффициенте теплопроводности вакуумированных пенопластов по сравнению с другими вакуумированными изоляциями.

Цель изобретения - уменьшение теплопритока.

Указанная цель достигается тем, .что в криогенной камере,содержащей корпус, выполненный с параллельно установленными наружной и внутренней гибкими стенками, теплоизоляцию, размещенную между стенками и выполненную из пористого материала, преимущественно/ пенопласта, и крышку, теплоизоляция выполнена перфорированной с площадью отверстий, составляющей 40-70 % от площади теплоизоляции.

Кроме тог.о, теплоизоляция снабжена теплоотражающими экранами.

. На фиг. 1 изображение криогенная камера, продольный разрез; на фиг.2901706 4 ное значение дифференцируют уравнение (1) стенками сосупенопласта имелистами 5 пе- изоляция криогенной камеры. На фиг 3 ” зависимость предела прочное- , ти пенопласта при сжатии О' от плотности р . Криогенная камера включает корпус 1, в который заливается криогенная жидкость и помещается биологический материал, вакуумированную теплоизоляцию 2, наружную стенку 3. Корпус 1 и стенка 3 выполнены из тонкого металлического листа или другого газонепроницаемого материала. Теплоизоляция 2 воспринимает нагрузку от атмосферного давления, передаваемую на нее тонкими да и кожуха.

Теплоизоляция 2 из ет отверстия 4. Между ‘нопласта теплоизоляции 2 помещены слои 6 экранирующего материала, например, алюминированной полиэтилентерефталатной пленки.

Пенопласт должен выдержать нагрузку, передаваемую на него стенками, без разрушения и без существенной усадки. Установлено, что предел проч-₂₅ности пенопластов при сжатии связан степенной зависимостью с их плотностью и резко возрастает при увеличении плотности, как показано на фиг. 3. С другой стороны, теплопроводность вакуумированного пенопласта с увеличением плотности сначала снижается, а затем медленно возрастает. Поэтому в рамках предлагаемого изобретения целесообразно использовать сравнительно плотный пенопласт, увеличивая при этом общую площадь отверстий в нем. Зависимость эффективного коэффициента теплопроводности вакуумированной теплоизоляции λ дф от степени перфорации V может быть представлена в следующем виде:

Х_эф--А«-Ч)_Р* О) где у- плотность изоляционного материала .

Первый член в уравнении характеризует перенос тепла по твердому телу, второй член - перенос тепла излучением.

Для нахождения оптимального значения Ч , обеспечивающего минималь10 ¹ Чэпт $

Найдено для предлагаемой изоляции опытным путем значение VВ/A ~30 кг/м? Плотность пенопласта, обеспечивающей требуемую для сосуда с гибкими стенками прочность (фиг. 3), лежит в пределах 5~Ю0 кг/м\ Отсюда по формуле (2)находим, что оптимальная степень перфорации составляет ψ=0,4-0,7.

Были экспериментально определены коэффициенты теплопроводности трех теплоизоляций из пенопласта с различной степенью перфорации Ψ. Полученные данные подтверждают значительное уменьшение теплопроводности изоляции при ее перфорировании со степенью 50-70%.

Claims

Изобретение относитс к конструкци м стационарных резервуаров дл исследовани вли ни криогенных температур на поведение и свойство различных биологических материалов и может быть использовано в криогенной технике дл хранени указанных материа лов при этих температурах. Известны сосуды дл криогенных жи костей , снабженные вакуумируемой теп лоизол цией, заключенной между тонкостенными гибкими оболочками fl Известны сосуды, содержащие гибкие оболочки, между которыми помещен вакуумируема изол ци из пенопласта 2. Известна также криогенна камера, содержаща корпус, выполненный с параллельно установленными наружной и внутренней гибкими стенками, тепло изол цию, размещенную между стенками и выполненную из Пористого материала преимущественно пенопласта, и крышку 3 . Общим недостатком известных устройств вл етс сравнительно большой теплоприток через изол цию. Причина заключаетс в повышенном коэффициенте теплопроводности вакуумированных пенопластов по сравнению с другими вакуумированными изол ци ми. Цель изобретени - уменьшение теплопритока . Указанна цель достигаетс тем, ,что в криогенной камере,содержащей корпус, выполненный с параллельно установленными наружной и внутренней, гибкими стенками, теплоизол цию, размещенную между стенками и выполненную из пористого материала, преимущественно пенопласта, и крышку, теплоизол ци выполнена перфорированной с площадью отверстий, составл ющей 0-70 % от площади теплоизол ции. Кроме того, теплоизол ци снабжена теплоотражающими экранами. . На фиг, 1 изображениа криогенна камера, продольный разрез; °на фиг,239 изол ци криогенной камеры. На фиг 3 зависимость предела прочное- , ти пенопласта при сжатии(Х от плотности f . Криогенна камера включает корпус 1, в который заливаетс криогенна жидкость и помещаетс био логический материал, вакуумированную теплоизол цию 2, наружную стенку 3. Корпус 1 и стенка 3 выполнены из тонкого металлического листа или дру гого газонепроницаемого материала, Теплоизол ци 2 воспринимает нагрузку от атмосферного давлени , передаваемую на нее тонкими стенками сосуда и кожуха. Теплоизол ци 2 из пенопласта име ет отверсти k. Между листами 5 пенопласта теплоизол ции 2 помещены слои 6 экранирующего материала, например , алюминированной полиэтилентерефталатной пленки. Пенопласт должен выдержать нагруз ку, передаваемую на него стенками, без разрушени и без существенной усадки. Установлено, что предел npo4 иости пенопластов при сжатии св зан степенной зависимостью с их плотностью и резко возрастает при увеличении плотности, как показано на фиг, 3. С другой стороны, теплопроводность вакуумированного пенопласта с увр-личением плотности сначала снижаетс , а затем медленно возрастает Поэтому в рамках предлагаемого изобретени целесообразно использовать сравнительно плотный пенопласт, увеличива при этом общую площадь отверстий в нем. Зависимость эффективного коэффициента теплопроводности вакуумированной теплоизол ции Я- ф от степени перфорации V может быть представлена в следующем виде: ХЗФ--АИ-), () гдер- плотность изол ционного материала . Первый член в уравнении характериз ет перенос тепла по твердому телу, второй член - перенос тепла излучением . Дл нахождени оптимального значени f , обеспечивающего минимальное значение/l,,j, дифференцируют уравнение (1) Найдено дл предлагаемой изол ции опытным путем значение УВ/А ЗО кг/м Плотность пенопласта, обеспечивающей требуемую дл сосуда с гибкими стенками прочность (фиг. 3), лежит в пределах 5-100 кг/м. Отсюда по формуле (2)находим, что оптимальна степень перфорации составл ет ,,7. Были экспериментально определены коэффициенты теплопроводности трех теплоизол ции из пенопласта с различной степенью перфорации V. Полученные данные подтверждают значительное уменьшение теплопроводности изол ции при ее перфорировании со степенью 50-70. Формула изобретени К Криогенна камера, содержаща корпус, выполненный с параллельно установленными навужной и внутренней гибкими стенками, теплоизол цию, размещенную между стенками и выполненную из пористого материала, преимущественно пенопласта,,и крышку, о т дичающа с тем, что, с целью уменьшени теплопритока, теплоизол ци выполнена перфорированной с площадью, отверстий, составл ющей 0-70% от площади теплоизол ции. 2. Камера по п, 1, о т .л и ч а ющ а с тем, что теплоизол ци снабжена теплоотражающими экранами. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № , кл, 220-9, 968.
2.Патент США Vf , кл, 62-kS, 1977.
3.Патент США № 3913776, кл. 220-9, 1976.

QC

Фи

1.2