7.6　真空絕熱

真空絕熱目的是消除氣體對流換熱，降低氣體熱傳導換熱，減小輻射換熱。真空絕熱主要有三種形式：高真空絕熱、真空多孔絕熱、高真空多層絕熱。

7.6.1　高真空絕熱

通常認為絕熱空間的真空度只要優于1.3×10-2Pa，便可消除氣體對流換熱。這種狀態下，主要是輻射換熱，其次是氣體分子熱傳導。圖7-10給出了殘余氣體熱導率與真空度的關系。

高真空下輻射換熱為主，為減少輻射換熱損失，可以采取如下措施：

①選擇發射率低的材料制作低溫容器，如銅、鋁等，也可以在材料表面上涂發射率低的材料，如銀、銅、鋁、金等。

②材料表面清潔及光潔處理，以降低材料表面發射率。

③設置多層防輻射屏，也是降低輻射熱的較好方法。

7.6.2　真空多孔絕熱

真空多孔絕熱是在絕熱空間充填多孔性絕熱材料，如粉末或纖維類材料，再將空間抽至一定真空度的一種絕熱方式。絕熱空間真空度通常為1～10Pa，這種絕熱方式，在低溫技術中得到廣泛應用。

影響真空多孔絕熱因素較多，主要有下列幾個方面。

（1）絕熱層中的氣體種類與壓力。

表7-35給出了一些粉末材料不同壓力下的熱導率值。

圖7-11所示為多孔絕熱的有效熱導率與填充氣體壓力的關系。

圖7-12所示為不同氣體種類與壓力對真空多孔絕熱有效熱導率的影響。

1—微孔橡膠（氦）；2—硅膠（氦）；3—微孔橡膠（氪）；4—硅膠（氪）

（2）填充材料密度及顆粒直徑對有效熱導率的影響

填充材料密度一般在150～200kg/m3時，隔熱效果最好。圖7-13給出了真空多孔絕熱的有效熱導率與密度的關系。圖7-14給出了顆粒直徑對有效熱導率的影響。由圖可見，最適宜的顆粒直徑為10～50μm。

1—玻璃棉（T=297K）；2—硅膠粉（T=297～90K）；3—珠光砂（T=300～77K）

1—玻璃棉（T=297K）；2—硅膠粉（T=297～90K）；3—珠光砂（T=300～77K）

（3）充填金屬粉末

真空多孔絕熱中，輻射傳熱是主要的途徑。為此充填金屬粉末可以提高絕熱性能。填充金屬粉末需適量，填充過量會使金屬粉末熱傳導增大；金屬粉填的少，會使輻射熱流增加。一般為30%～50%，圖7-15給出了金屬粉末含量與有效熱導率的關系。

1—硅氣凝膠+鉛粉；2—膨脹珍珠巖+鉛粉；3—硅氣凝膠+鋁粉；4—硅氣凝膠+銅粉；5—硅氣凝膠+鉛粉

表7-36給出了幾種充填金屬粉末的真空多孔絕熱層的性能。

（4）高真空多層絕熱

高真空多層絕熱是目前最好的一種絕熱型式，在低溫技術中得到了廣泛的應用。所用的隔熱反射屏的材料有鋁箔、銅箔、金屬化的滌綸薄膜等。但目前使用最多的是無堿玻璃纖維布、玻璃纖維紙、尼龍網布。或這些材料與鋁箔交替使用。一些材料不同組合方式的性能見表7-37。