теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции
Классы МПК: | F16L59/08 средства для предотвращения излучения, например с использованием металлической фольги |
Автор(ы): | Юмико Куджираи (JP), Масами Куджираи (JP), Юкио Куджираи (JP) |
Патентообладатель(и): | Кабусики Кайся Секуто Кагаку (JP) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-09-02 публикация патента:
27.04.1999 |
Изобретение относится к теплотехнике. Теплоизоляционная панель отличается наличием составного корпуса из непрозрачной теплопроводящей основы, обращенной к низкотемпературной зоне, и теплопроводящего прозрачного слоя, обращенного к высокотемпературной зоне, причем указанный прозрачный слой обладает меньшими теплоемкостью и способностью к поглощению теплового излучения, чем теплоемкость и способность к поглощению теплового излучения основы. Изобретение позволяет повысить эффективность теплоизоляции. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Теплоизоляционная панель, включающая собственно теплоизоляционную панель для экранирования диссипации тепла от высокотемпературной зоны до низкотемпературной зоны, представляющая собой составное изделие, размещенное между высокотемпературной зоной и низкотемпературной зоной, отличающаяся тем, что составное изделие выполнено в виде непрозрачной теплопроводящей основы, обращенной к низкотемпературной зоне, и теплопроводящего прозрачного слоя, обращенного к высокотемпературной зоне, причем указанный прозрачный слой обладает меньшими теплоемкостью и способностью к поглощению теплового излучения, чем теплоемкость и способность к поглощению теплового излучения основы. 2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что теплоемкость прозрачного слоя не превышает 10% теплоемкости основы, а способность к поглощению теплового излучения не превышает 60% способности к поглощению теплового излучения основы. 3. Способ теплоизоляции, включающий экранирование теплового излучения с помощью составной теплоизоляционной панели, отличающийся тем, что экранирование теплового излучения производят из высокотемпературной зоны в направлении низкотемпературной зоны и далее низкотемпературной текучей среды при контакте с ней, при этом экранирование производят с помощью панели из непрозрачной теплопроводящей основы и теплопроводящего прозрачного слоя, обладающего меньшими теплоемкостью и способностью к поглощению теплового излучения, чем теплоемкость и способность к поглощению теплового излучения основы, размещенной между высокотемпературными зонами, так, что прозрачный слой обращен к высокотемпературной зоне. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что теплоемкость прозрачного слоя не превышает 10% теплоемкости основы, а способность к поглощению излучения не превышает 60% способности к поглощению теплового излучения основы.Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к теплоизоляционной панели или, более конкретно, к теплоизоляционной панели, действие которой основано на новой теории теплоизоляции с использованием теплового градиента, а также к способу теплоизоляции с применение указанной панели. В замкнутом пространстве таком, например, как здания или контейнеры, обычной практикой является применение различных типов неорганических или органических теплоизоляционных материалов с тем, чтобы экранировать передачу тепла изнутри наружу или снаружи вовнутрь. Неорганические теплоизоляционные материалы включают, например, теплоизоляционные материалы на основе стекла, такие как стекловолокно и пеностекло, минеральные теплоизоляционные материалы, такие как асбест, шлаковата, перлит и вермикулит, керамические теплоизоляционные материалы, такие как пористый кремнезем, пористый глинозем, глинозем, магнезия, двуокись циркония и огнеупорные изделия, углеродосодержащие теплоизоляционные материалы, такие как графитовые и углеродные волокна и т.п., в то время как органические теплоизоляционные материалы включают пенопласты, такие как пенополиэтилены, пенополистиролы и пенополиуретаны, теплоизоляционные материалы на основе природных материалов, таких как деревянные панели, пробка, древесные волокна и т.п. Кроме того, известны такие воздушные теплоизоляционные материалы, в которых используется низкая теплопроводность газов, таких как воздух, заключенных в алюминии, бумаге или пластмассе. Эти теплоизоляционные материалы служат для уменьшения теплопереноса за счет использования материала, обладающего низкой теплопроводностью, или для уменьшения теплопереноса путем заключения в них вещества, обладающего низкой теплопроводностью, такого как газы в порах или пустотах. Из авт. св. СССР N 560953, кл. F 15 L 59/06, 1977 г. известна теплозащитная панель, представляющая собой составное изделие, размещенное между высокотемпературной зоной и низкотемпературной зоной. Однако известная панель и применяемые материалы не обеспечивают достаточно высокий эффект теплоизоляции. Задачей изобретения является устранение указанного недостатка и создание теплоизоляционного материала и способа его применения, обеспечивающих высокую эффективность теплоизоляции. Такой теплоизоляционный материал полностью отличается от обычных теплоизоляционных материалов за счет применения материала, обладающего низкой теплопроводностью, или за счет использования пористого материала с пониженной теплопроводностью благодаря наличию в нем газа, такого как воздух, основывающегося на новом принципе формирования теплового градиента от поверхности, обращенной к низкотемпературной стороне, к поверхности, обращенной к высокотемпературной стороне так, чтобы не допустить теплопереноса, так же, как и способ теплоизоляции, основанный на использовании такого материала. Авторы изобретения выполнили исследования механизма переноса тепла от высокотемпературной зоны к низкотемпературной зоне через теплоизоляционную панель, установленную между высокотемпературной зоной и низкотемпературной зоной, чтобы совершить открытие, приведенное ниже в качестве результата. Существо открытия заключается в том, что когда тепло посредством излучения или конвекции передается поверхности теплоизоляционной панели, обращенной к высокотемпературной зоне, тепло с поверхности, обращенной к высокотемпературной зоне, в режиме проводимости переносится к поверхности, обращенной к низкотемпературной зоне, посредством проводимости. И, находясь в соприкосновении с низкотемпературной текучей средой поверхностью, обращенной к низкотемпературной зоне, тепло передается низкотемпературной текучей среде. Температура теплоизоляционной панели, соприкасающейся с этой низкотемпературной текучей средой, понижается быстрее или медленней в зависимости от того, больше или меньше общее содержание тепла материала, образующего теплоизоляционную панель. В соответствии с этим, когда на обращенную к низкотемпературной зоне поверхность теплоизоляционной панели наносят слой с высокой теплоемкостью, в этом слое возникает состояние равновесия между теплом, поступившим от теплоизолированного тела, и теплом, которое отводится с низкотемпературной текучей средой так, что, учитывая, что удаление тепла посредством конвекции неизбежно, температура поверхности, обращенной к низкотемпературной зоне, все еще выше по сравнению с первоначальной теплоизоляционной панелью, что препятствует переносу тепла через теплоизоляционную панель от поверхности, обращенной к высокотемпературной зоне. Ниже приведены числовые формулы, выражающие состояние этого теплового потока.![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129686/2129686-2t.gif)
Здесь g означает тепловой поток,
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/945.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/945.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129015/183.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129015/183.gif)
= W
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129015/183.gif)
В данном случае C обозначает удельную теплоемкость или, конкретнее, количество тепла, требующегося для повышения температуры единицы массы вещества (г) на 1oC (кал/r/oC), d -плотность или вес (г) единицы объема (куб.см) вещества, V -общий объем вещества (куб. см) и W - суммарный вес вещества. Указанный показатель удельной теплоемкости С является характеристикой каждого материала и его числовые значения, используемые в данном изобретении, хотя и меняются в зависимости от температуры, но являются значениями, полученными в процессе измерений с использованием обычного прибора для измерения удельной теплоемкости при температуре атмосферного воздуха. Коэффициент поглощения теплового излучения принят в данном случае как отношение температуры излучения источника тепла к уменьшению температуры после того как излучение от источника тепла проходит сквозь данный материал, выраженное в процентах, причем коэффициент поглощения теплового излучения X в данном материале можно определить согласно следующей формуле:
X = (T- T")/T х 100......(III)
Здесь T означает в (oC) температуру излучения источника тепла и T" означает (oC) температуру излучения источника тепла после прохождения сквозь данный материал. Одновременно тело испускает большое количество энергии в форме излучения с возрастающей по мере повышения температуры интенсивностью, и средняя длина волны (
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
Здесь Т - абсолютная температура;
b - постоянная, выраженная приведенной ниже формулой, b = ch/
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/946.gif)
h - постоянная планка; к - постоянная Вольцмана; с - скорость в вакууме;
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/946.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/946.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/946.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
а остальное отражается, так что применяется следующая формула:
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/945.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129201/961.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
Кроме того, прозрачные материалы, такие как стекло, пропускают свет в видимом диапазоне и ближнем инфракрасном диапазоне, но не пропускают излучение с длиной волны, превышающей 2,5 мкм, так что применяется следующая формула.
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/945.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129201/961.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129193/964.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
Здесь
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129005/945.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129201/961.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129193/964.gif)
![теплоизоляционная панель и способ теплоизоляции, патент № 2129686](/images/patents/342/2129029/955.gif)
Класс F16L59/08 средства для предотвращения излучения, например с использованием металлической фольги