Aislamiento multicapa

Una sección de aislamiento MLI con 2 capas de escudos de radiación y espaciadores.

Película MLI con espaciadores

Manta aislante MLI instalada en el limitador de corriente de cortocircuito superconductor

Aislamiento multicapa ( MLI ), también llamado súper aislamiento es un material de aislamiento térmico (Engl. Insulation ), que originalmente fue desarrollado para viajes espaciales, pero ahora también para el aislamiento del criostato se utilizan imanes superconductores y cables para líquidos o gases criogénicos. Consiste de unas pocas a varias docenas de capas ( multicapa ) de películas de plástico recubiertas de metal, que se mantienen a distancia mediante una perforación adecuada o una gasa (espaciador). Las láminas MLI dificultan el transporte de calor a través de la radiación térmica. Mientras que en el espacio debido al vacío no puede tener lugar transferencia de calor por convección y conducción de calor de gas, en el MLI terrestre solo en conjunto con una aplicación de aislamiento de vacío aplicado

principio

Un cuerpo caliente emite calor en forma de radiación térmica a un ambiente más frío. Una capa impermeable adicional como obstáculo reduce el transporte de calor por radiación según la ley de Stefan-Boltzmann . Se calienta hasta que la mitad de la radiación se refleja de regreso al cuerpo en equilibrio térmico. Le da la otra mitad al medio ambiente. Con n capas, la pérdida de radiación se reduce idealmente (geometría plana y la misma emisividad) en un factor de ¹ ⁄ _{(n + 1)} .

Con capas reflectantes, hay una reducción adicional debido a la baja emisividad. El factor solo se agrega una vez, no aumenta por el número de capas.

ejecución

El aislamiento MLI consta de varias docenas de capas de escudos de radiación y capas intermedias dobladas alternativamente. El escudo de radiación está hecho de material sintético de 0.006-0.012 mm de espesor (principalmente película de polietileno ), que está cubierto con una capa de metal de baja emisión . El metal más utilizado es el aluminio , con menos frecuencia el cobre , el oro o la plata . El espesor del revestimiento metálico no es superior a 0,1 µm. Las capas intermedias de las pantallas de separación están hechas de materiales fibrosos con baja conductividad térmica para minimizar los flujos de calor por conducción .

área de operación

Sonda espacial MRO , envuelta en una lámina MLI de oro brillante.

Sin medidas especiales, las naves espaciales están expuestas a grandes gradientes de temperatura. No hay atmósfera que pueda producir una igualación de temperatura por convección. La conducción de calor se limita a los cuerpos que están firmemente conectados entre sí. En el vacío del espacio, el calor se transmite casi exclusivamente a través de la radiación.

Dado que los dispositivos electrónicos requieren una temperatura de funcionamiento de alrededor de 20 ° C, las naves espaciales suelen estar envueltas en una película MLI. Protege a la nave espacial del enfriamiento a través de la reflexión y apoya la distribución uniforme del calor. También protege contra el calentamiento por radiación del exterior.

Otro campo de aplicación es la criotecnología. Los sistemas criogénicos de baja temperatura son particularmente sensibles a la entrada de calor del ambiente debido a las muy altas diferencias de temperatura entre el sistema y el ambiente y los altos costos de generar energía de enfriamiento a temperaturas tan bajas. El uso de MLI junto con aislamiento al vacío es el método más eficaz de aislamiento criogénico, también llamado super aislamiento. MLI es el método de aislamiento más eficaz para:

• Tanques de gas licuado ( GNL , LN ₂ , LH ₂ , LO ₂ ), etc.,
• Criostatos ,
• de tuberías criogénicas,
• Criocámara ,
• de dispositivos superconductores

caracteristicas

• Las mejores propiedades de aislamiento disponibles. Conductividad térmica en condiciones de laboratorio a 0,03 mW / mK,
• Bajo peso de aislamiento: aproximadamente 1,2 kg / m ² ,
• Compacidad del aislamiento: el grosor de una manta aislante de 40 capas es de aproximadamente 20 mm,
• Factor de desgasificación bajo en vacío.

Evidencia individual

1. ↑ https://frakoterm.com/en/commercial-offer/multi-layer-insulation-mli
2. ↑ https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2018/99/matecconf_icchmt2018_01019.pdf
3. ↑ https://frakoterm.com/en/commercial-offer/multi-layer-insulation-mli
4. ↑ http://cds.cern.ch/record/593269/files/lhc-2002-018.pdf
5. ↑ https://www.agsrhichome.bnl.gov/RHIC/RAP/rhic_notes/AD-RHIC-RD-1-128/AD-RHIC-RD-44.pdf

enlaces web

Propiedades y tipos de aislamiento MLI
Rendimiento térmico del aislamiento multicapa: una revisión
MLI para aplicaciones de naves espaciales