7.6　真空绝热

真空绝热目的是消除气体对流换热，降低气体热传导换热，减小辐射换热。真空绝热主要有三种形式：高真空绝热、真空多孔绝热、高真空多层绝热。

7.6.1　高真空绝热

通常认为绝热空间的真空度只要优于1.3×10-2Pa，便可消除气体对流换热。这种状态下，主要是辐射换热，其次是气体分子热传导。图7-10给出了残余气体热导率与真空度的关系。

高真空下辐射换热为主，为减少辐射换热损失，可以采取如下措施：

①选择发射率低的材料制作低温容器，如铜、铝等，也可以在材料表面上涂发射率低的材料，如银、铜、铝、金等。

②材料表面清洁及光洁处理，以降低材料表面发射率。

③设置多层防辐射屏，也是降低辐射热的较好方法。

7.6.2　真空多孔绝热

真空多孔绝热是在绝热空间充填多孔性绝热材料，如粉末或纤维类材料，再将空间抽至一定真空度的一种绝热方式。绝热空间真空度通常为1～10Pa，这种绝热方式，在低温技术中得到广泛应用。

影响真空多孔绝热因素较多，主要有下列几个方面。

（1）绝热层中的气体种类与压力。

表7-35给出了一些粉末材料不同压力下的热导率值。

图7-11所示为多孔绝热的有效热导率与填充气体压力的关系。

图7-12所示为不同气体种类与压力对真空多孔绝热有效热导率的影响。

1—微孔橡胶（氦）；2—硅胶（氦）；3—微孔橡胶（氪）；4—硅胶（氪）

（2）填充材料密度及颗粒直径对有效热导率的影响

填充材料密度一般在150～200kg/m3时，隔热效果最好。图7-13给出了真空多孔绝热的有效热导率与密度的关系。图7-14给出了颗粒直径对有效热导率的影响。由图可见，最适宜的颗粒直径为10～50μm。

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

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

（3）充填金属粉末

真空多孔绝热中，辐射传热是主要的途径。为此充填金属粉末可以提高绝热性能。填充金属粉末需适量，填充过量会使金属粉末热传导增大；金属粉填的少，会使辐射热流增加。一般为30%～50%，图7-15给出了金属粉末含量与有效热导率的关系。

1—硅气凝胶+铅粉；2—膨胀珍珠岩+铅粉；3—硅气凝胶+铝粉；4—硅气凝胶+铜粉；5—硅气凝胶+铅粉

表7-36给出了几种充填金属粉末的真空多孔绝热层的性能。

（4）高真空多层绝热

高真空多层绝热是目前最好的一种绝热型式，在低温技术中得到了广泛的应用。所用的隔热反射屏的材料有铝箔、铜箔、金属化的涤纶薄膜等。但目前使用最多的是无碱玻璃纤维布、玻璃纤维纸、尼龙网布。或这些材料与铝箔交替使用。一些材料不同组合方式的性能见表7-37。