Теплопроводность

• коэффициент теплопроводности для некоторых веществ

Коэффициент теплопроводности - численная характеристика теплопроводности материала, равная количеству теплоты (в килокалориях), проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 град. C.

Размерность: Вт / (м * K) (получается как Дж / с / м^2 * м / K)

1 Вт = 1 Дж / 1 сек

Температурный градиент

Температура у поверхности хладагента будет -79 или -196. Разница с температурой вне контейнера будет 100 или 220 градусов. Каков будет градиент температуры надо считать. От этого зависит, например, насколько критично держать сохраняемые объекты погруженными в азот.

Теплопроводность некоторых изоляторов

• теплопроводность пенополиуретановой изоляции в оболочке из полиэтилена - 0,033 Вт / м х °С

Теплота парообразования

• температура кипения и теплота парообразования разных хладагентов
• теплота паpообpазования азота: 198 кДж/кг

для справки: теплота парообразования Для жидкого азота составляет 5,6 кДж/моль, а для воды это 41,7 кДж/моль. Таким образом, чтобы заморозить один литр воды нужно около 7,5 литров азота (при этом не учитывается теплоемкость холодного азота в газообразном виде, которая дает дополнительное охлаждение воды).

Средние значения теплофизических свойств азота

• теплопроводность пара = 19,2*10^(-3) Вт/(м*К);
• кинематическая вязкость жидкости = 80*10^(-7) м^2/с;
• плотность жидкого азота составляет 0.81 г/мл
• плотность пара = 1,7 кг/м^3;
• теплота парообразования = 2*10^5 Дж/кг;
• сила поверхностного натяжения = 8,72*10^(-3) Н/м"

Расчёты

Расчёт расхода азота для контейнера на тело

Расчёты для 4-го клиента (хранение тела давно умершего человека).

Размер: 2 м x 0.5 м x 0.5 м

Жидкий азот

Испаряется 1 литр жидкого азота - это 810 грамм. Генерируемая им теплота испарения: 160 кДж (160000 Дж)

Разность температур 220 град.

Площадь поверхности 4 кв. м., толщина 10 см

Если использовать пенополиуретан, то (по формуле теплопроводности) за 1 секунду проходит теплота

0.033 Вт / (м x K) / 10 см * 1 кв. м * 220 K = 72.6 Дж. (на 1 кв. м.), т. е.

290 Дж на всю поверхность.

За час это получается 1045 кДж.

Это получается 6.5 литра жидкого азота в час и 156 литров в сутки.

Если теперь сделать толщину стенок не 10 см., а 50 см., то будет в 5 раз меньше теплопередача. Это будет 31 литр в сутки.

Сухой лёд

Теплота сублимации двуокиси углерода (CO2) 573,4 кДж/кг (выше азотной).

Для сухого льда. разность температур 100 град. Проходит (стенки 10 см.) теплота

33 Дж. (на 1 кв. м.), т. е.

132 Дж на всю поверхность.

За час это получается 475 кДж.

Это получается 820 грамм сухого льда в час или 20 кг. в сутки.

Если делать стенки 50 см., то будет 4 кг. сухого льда в сутки.

Итого для контейнера

Итак, для стенок 50 см. нужно 4 кг CO2 в сутки и 1460 кг. в год (1400$).

Или 31 литр жидкого азота в сутки, 9-10 тонн в год (1800$ по оптовой цене).

Дьюар

Расход азота в дьюаре (см. Дьюары) на 250 л составляет, если не открывать крышку - 3-3,5 л в сутки. Это $2000 по розничной цене и около $300 по оптовой.

Стоимость пенополиуретана

• sptk.megamir.ru - Компоненты пенополиуретана (ППУ), оборудование для напыления и заливки
• Все о пенополиуретане и все для пенополиуретана на poliuretan.ru
• Пенополиуретан. Оборудование Оборудование для производства www.gilprom.ru
• http://uteplitel-tms.ru/ppu.php#price
• http://www.oooecodom.ru/price_12.html

Ок. 700-900 рублей за 1кв. м. 10см плиты. Таким образом, 50 см. изоляция для поверхности нашего контейнера будет стоить 50-60 тыс. рублей, то есть около 2000$.

2 x 3*1.5 + 2 x 1.5*0.6 + 2 x 2*0.6 = 2 * (4.5 + 0.9 + 1.2) = 2 * 6.6 = 13.2 кв. м.

Литература

• Тепловая изоляция в технике низких температур, Каганер М.Г. (скачать, 2,8 Мб, DjVu).