Многослойная изоляция

Секция изоляции MLI с 2 слоями радиационных экранов и прокладок.

Пленка MLI с разделителями

Изоляционная оболочка MLI, установленная на сверхпроводящем ограничителе тока короткого замыкания

Многослойная изоляция ( MLI ), также называемая супер изоляцией, представляет собой теплоизоляционный материал (англ. Insulation ), который изначально был разработан для космических путешествий, но теперь также для изоляции криостата используются сверхпроводящие магниты и кабели для криогенных жидкостей или газов. Он состоит из нескольких или нескольких десятков слоев ( многослойных ) пластиковых пленок с металлическим покрытием, которые удерживаются на расстоянии подходящей перфорацией или сеткой (прокладкой). Фольга MLI препятствует передаче тепла за счет теплового излучения. В то время как в космосе из-за вакуума не может происходить теплопередача за счет конвекции и теплопроводность газа, в земном MLI только в сочетании с применением вакуума изоляции приложения.

принцип

Теплое тело отдает тепло в виде теплового излучения более холодной окружающей среде. Дополнительный непроницаемый слой в качестве препятствия уменьшает перенос тепла за счет излучения в соответствии с законом Стефана-Больцмана . Он нагревается до тех пор, пока половина излучения не отражается обратно в тело в тепловом равновесии. Вторую половину он отдает окружающей среде. С n слоями потери излучения идеально уменьшаются (плоская геометрия и тот же коэффициент излучения) в ¹ / _{(n + 1) раз} .

С отражающими слоями происходит дополнительное снижение из-за низкого коэффициента излучения. Коэффициент добавляется только один раз, а не увеличивается на количество слоев.

казнь

Изоляция МЛИ состоит из нескольких десятков поочередно сложенных слоев радиационных экранов и промежуточных слоев. Радиационная защита изготовлена из синтетического материала толщиной 0,006-0,012 мм (в основном полиэтиленовой пленки ), покрытого слоем металла с низким уровнем излучения . Чаще всего используется алюминий , реже медь , золото или серебро . Толщина металлического покрытия не более 0,1 мкм. Промежуточные слои разделительных экранов изготовлены из волокнистых материалов с низкой теплопроводностью, чтобы минимизировать теплопроводность .

рабочая зона

Космический зонд MRO , завернутый в блестящую золотую фольгу MLI.

Без специальных мер космические аппараты подвергаются большим перепадам температур. Нет атмосферы, которая могла бы вызвать выравнивание температуры за счет конвекции. Теплопроводность ограничена телами, которые прочно соединены друг с другом. В космическом вакууме тепло передается почти исключительно посредством излучения.

Поскольку для электронных устройств требуется рабочая температура около 20 ° C, космические корабли часто оборачивают пленкой MLI. Он защищает космический аппарат от охлаждения за счет отражения и поддерживает равномерное распределение тепла. Он также защищает от нагрева излучением извне.

Еще одна область применения - криотехнология. Низкотемпературные криогенные системы особенно чувствительны к поступлению тепла из окружающей среды из-за очень высокой разницы температур между системой и окружающей средой и высокой стоимостью выработки охлаждающей энергии при таких низких температурах. Использование MLI в сочетании с вакуумной изоляцией является наиболее эффективным методом криогенной изоляции, также называемой супер изоляцией. MLI - наиболее эффективный метод изоляции:

Емкости для сжиженного газа ( LNG , LN ₂ , LH ₂ , LO ₂ ) и т. Д.,
Криостаты ,
криогенных трубопроводов,
Криокамера ,
из сверхпроводящих устройств

характеристики

Имеются лучшие изоляционные свойства. Теплопроводность в лабораторных условиях при 0,03 мВт / мК,
Небольшая масса утеплителя - около 1,2 кг / м ² ,
Компактность утеплителя - толщина 40-слойного изоляционного одеяла около 20 мм,
Низкий коэффициент дегазации в вакууме.

Индивидуальные доказательства

веб ссылки

Свойства и типы изоляции MLI
Тепловые характеристики многослойной изоляции: обзор
MLI для приложений космических аппаратов

[1] ttps://frakoterm.com/en/commercial-offer/multi-layer-insulation-mli

[2] ttps://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2018/99/matecconf_icchmt2018_01019.pdf

[3] ttps://frakoterm.com/en/commercial-offer/multi-layer-insulation-mli

[4] ttp://cds.cern.ch/record/593269/files/lhc-2002-018.pdf

[5] ttps://www.agsrhichome.bnl.gov/RHIC/RAP/rhic_notes/AD-RHIC-RD-1-128/AD-RHIC-RD-44.pdf

Languages