Varje halvering av föregående nivå av strålningsvärmen mellan het sida till sval sida så måste man dubbla antal metallager
Men detta är intressant bara när värmestrålningen är dominerande transportsätt och det är mycket jobb innan man kommer till det läget. I kärl/väggar utan fyllning så måste man pumpa djupt vakum innan värmetransport genom konvektion och ledning blir så litet att strålningsvärmen börja bli dominerande - i termos brukar man ligga på 0.001 - 0.0001 mBar absolutryck och är på gränsen vad en riktigt bra tvåstegs vakumpump avsedd för turbopumpar mäktar med (vakumpumpar för kylindustrin suger långt sämre vakum än dessa).
Tittar man på hur en piranimätare fungera (hettad tråd i luft/gasen i mätkammaren och man mäter hur mycket effekt det går åt för att hålla tråden vid samma temperatur, normalt runt 100 grader C eller vid konstant spänning/ström då man får lite olika karaktär på skalorna) så ser man en tydlig utsträckt S-kurva liknande
[1]
(gul och röd kurva har inte nått 'foten' förmodligen måste man ner i området 0.01 - 0.001 mBar innan man närmar sig det. Om man kvadrerar spänningen (x-skalan) för blå kurva för att få effektmatningen till den upphettade tråden (vilket spänningen faktiskt speglar) så börja man inse vad det handlar om i avseende verkan av vakumisolering - i det här fallet mer än 25 ggr bättre isolering när man går från ca 5 mBar till 0.13 mBar men över 5 mbar till atmosfärstryck så kanske verkan är motsvarande 1/3-del bättre isolation vid 5 mBar gentemot full lufttryck (1013 mBar)
Mao. väldigt lite händer tills man kommer till 10 mBar och lägre - somliga mätare (lång enkel tråd i en lång cylinder) har utsträckt mätområde till lite högre tryck (50 - 100 mBar absoluttryck) men den delen bygger på konvektion som kyler tråden och sensorn är lägeskänslig, och foten på det utsträckta 'S' ligger mellan 0.01 - 0.001 mBar även om det kan i vissa sensorer kan röra sig något ned till 0.0001 mBar men är då ytterst komprimerad skala - det är den punkten då värmeledningen från trådens hållare och värmestrålningen in till mätkammaren blir dominerande.
När man kommer nedåt 10 mBar så är densiteten så liten att gravimetrisk driven konvektion i stort sett upphör vid normal tyngdkraft och det är bara luftmolekylernas studsande i alla riktningar mellan väggarna och olika objekt inne i kammaren som förmedlar värmen - och den delen ändras inte speciellt mycket med gastryck då vid hög tryck så rör sig molekylen väldigt liten sträcka innan den krockar med annan molekyl och förmedlar rörelseenergin till nästa, och nästa, och nästa tills den når kärlväggen som av smällen vibrerar något mer (= varmare, och omvänt, väggen kickar igång långsamma kalla molekyler om väggen pga. högre värmen vibrerar mer än den kallare gasen ) och när man minskar trycket så blir rörelsen på molekyl lite längre i sträcka innan nästa krock men farten är det samma (vid samma temperatur) och antal krockar per yta är också ungefär samma.
Därför händer det nästan ingenting med värmeisoleringen även om man pumpar ned till 1/10-del av atmosfärstryck då ytorna fortfarande är lika packade med molekyler som vill in och ut som en fullsatt bardisk. Man måste ned under 5 mBar innan det börja finnas lediga stolar och det är glest med molekyler och liten chans till krock i transportsträckan mellan ytorna och när man pumpar vidare och vidare nedåt 0.001 mBar absolutryck då de flesta stolarna står tomma och barägaren ledsen - kort sagt med högre vakum så drar man ned antal möjliga rörliga molekyler som övh. kan förmedla värme mellan väggarna då var och en bara kan få med sig en begränsad mängd värme mha. sin rörelsenergi med ev. lite extra knuff från den varmare väggen.
Har man fyllning såsom silikagel/areogel eller annat väldigt poröst med låg värmeledning i sin struktur mellan väggarna så kan man nå en isolationsgrad på samma nivå vid högre absoluttryck typ vid 1 mBar som med vakumsugna tomma mellanväggar vid 0.01 mBar - men nackdelen att här hjälper det inte att suga djupare för ännu bättre isolation då isolationen inte kommer att öka med högre vakum av samma orsak som piranimetern ovan där hållarnas värmeledning till slut blir dominerande - fast här silikage/Areogelets värmeledningsförmåga. Kort sagt att använda lätta keramiska korn som håller isär väggarna kan ge en isolering och 1 mBar vakum (Abs) som är betydligt bättre än frigolit i isolation men ändå ha lång kvar till dom bättre kryoisolation med många lagers värmereflektorer - en kompromiss.
Skall man ha riktigt hög isolation i området 1 mW/m^2/K och lägre så blir det att arbeta som med kryokärlen med många lager aluminiumfolie som hålls isär på något sätt, helst utan metallisk kontakt (temperaturskillnaden mellan varje strålreflexlager är dock inte så hög om det är många lager och det kan handla om delar av grad mellan varje lager vilket gör att bärlager av plast för metallbeläggningen mm kan göra bra jobb så länge beröringspunkternas yta mellan lagren hålls låg och punktformig utan att ligga rakt under varandra) samt använda så hög vakum man kan mäkta med att framställa och sedan hålla över tid - och då pratar vi om vakum under 0.0001 mBar.
---
[1] mörkblå är kommersiell piranimätare, röd och gul är baserad på 34V ljusstaksglödlampa köpt på biltema (art.nr 88-206) - Y-axeln är i antal torr:
pirani: kommersiell Pirani med spänning angiven i volt
glöd 1.4V: ström i mA vid olika vakum och med 1,40 Volt spänning över glödlampan
glöd 2.0V: ström i mA vid olika vakum och med 2,00 Volt spänning över glödlampan
omskalning diagram 1.4V: omskalning för att passa mot piranimätarens värde i diagram - offset 15.9, multiplikation 0.47 av mA-värden
omskalning diagram 2.0V: omskalning för att passa mot piranimätarens värde i diagram - offset 17.1, multiplikation 0.29 av mA-värden.
observera - mätvärdena i tabellen (för att göra kurvan) är inte friserade eller 'tillrättade' förutom skalpassningen utan skrivna rätt av multimetern till sista antecknade decimalen och till min förvåning så blev kurvorna ändå väldigt snygga och utan hopp och hack som det annars gärna blir när man mäter pga. olika mätfel, avrundning och avläsningsfel.
tabell och detaljer för att bygga egen hobby 'piranimätare' för vakumpump i området 5-0.1 Torr (6.67 mBar - 0.134 mBar - hade inte vakumpump för lägre värde än så när det här togs upp...) kan man hitta här
http://forum.saabturboclub.com/viewtopic.php?f=18&t=188891&start=360Det finns om man söker på internet en del beskrivningar på DIY-piranimätare, men alla har väldigt vaga beskrivningar på använd glödlampa eller svåråtkommliga termistorer och beroende av att kunna kalibreras mot 'riktig' vakummätare eller att man kör på ändå och hoppas att man ligger något så när rätt...
Själv gillar jag inte gissningslek och så vitt jag vet så är min 'design' den enda som har en specificerad glödlampa, ett drivsystem som inte kräver kretskortbyggande med OP-ampar, motstånd etc. men istället en strömkälla där man kan ställa spänningen noga och en multimeter där man kan mäta ström med minst 2 decimaler i mA-området även när den mäter 25 mA och en upprättad tabell för dito glödlampa - lösningen är gjord för en snabb improvisation om man har grunder som en hyffsad multimeter och en labbaggregat med finjustering på spänningen
Just ljusstaksglödlampor är relativt välspecifierad produkt angående effekt, resistans och storlek och därmed också hur glödtråden ser ut i längd och upphängning, den är också spetsiga i toppen och därmed lättare att fila/slipa hål i samt hyfsad stark i glaset och går inte sönder så lätt och senare epoxylimma till tex. en uppkonad bromsrör för vidare inkoppling till vad man nu vill mäta på.
Obs det här är skrivet för flera år sedan innan jag hade riktig vakumpumpar och vakummätare i högvakumlabratorieklass, så ta det hela med den tidens anda.
gäster: 1120
dolda: 0
användare: 14
