Азот в сосудах дьюара

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 июля 2020; проверки требуют 2 правки.

Сосу́д Дью́ара – сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре. Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура поддерживается пассивными методами, за счёт хорошей теплоизоляции и/или процессов в хранимом веществе (например, кипение). В этом основное отличие сосуда Дьюара от термостатов, криостатов.

История изобретения[править | править код]

Первый контейнер для хранения сжиженных газов был разработан в 1881 году немецким физиком А. Ф. Вейнхольдом. Он представлял собой стеклянный ящик с двойными стенками с откачанным из межстеночного пространства воздухом и был использован физиками К. Ольшевским и С. Врублёвским для хранения жидкого кислорода[1][2].

Шотландский физик и химик сэр Джеймс Дьюар в 1892 году усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, превратив его в двустенную колбу с узким горлом для уменьшения испарения жидкости. Межстеночное пространство посеребрено и из него откачан воздух. Свой сосуд Дьюар впервые продемонстрировал перед аудиторией на публичной лекции 20 января 1893 года[3]. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898)[4] и даже пытался получить твёрдый (1899) водород[5].

Первые сосуды Дьюара для коммерческого использования были произведены в 1904 году, когда была основана немецкая фирма Thermos GmbH по производству термосов.

Устройство[править | править код]

Оригинальный сосуд Дьюара представлял собой стеклянную колбу с двойными стенками, из пространства между которыми выкачан воздух. Для уменьшения потерь тепла через излучение обе внутренние поверхности колбы были покрыты отражающим слоем. Дьюар использовал в качестве отражающего покрытия серебро. Подобная конструкция применяется и в современных дешёвых бытовых термосах.

Современные конструкции[править | править код]

Схема сосуда Дьюара

1 – подставка; 2 – вакуумированая полость; 3 – теплоизоляция; 4 – адсорбент; 5 – наружный сосуд; 6 – внутренний сосуд; 7 – горловина; 8 – крышка; 9 – трубка для вакуумирования

Современные сосуды Дьюара конструктивно выполнены несколько иначе. Внутренний и внешний сосуды делают из алюминия или нержавеющей стали. Теплопроводность материала не важна, а прочность и вес играют большую роль. Горловина соединяет внутренний и внешний сосуды. В дьюарах объёмом до 50 л внутренний сосуд крепится только на горловине и она испытывает большие механические нагрузки. Также к ней предъявляются высокие требования по теплопроводности. То есть горловина должна быть прочной, но тонкой. В обычных сосудах горловину делают из нержавеющей стали. В высококачественных сосудах Дьюара горловина изготовляется из прочного армированного пластика. При этом возникает проблема вакуумноплотного крепления металла и пластика. Снаружи внутренний сосуд покрывается адсорбентом, который при охлаждении поглощает остаточные газы из вакуумной полости. Для уменьшения теплопотерь внутренний сосуд покрывают дополнительной теплоизоляцией. К крышке дьюара, для снижения конвекционной теплопередачи прикрепляют пенопластовый цилиндр, который негерметично закрывает горловину. Вакуумную полость откачивают до давления 10−2 Па. От серебрения внутренних поверхностей отказались и заменили его полировкой.

Современные сосуды Дьюара имеют низкие потери от испарения: от 1,5 % в сутки для больших ёмкостей до 5 % в сутки для малых объёмов.

Гелиевые сосуды Дьюара[править | править код]

Схема сосуда Дьюара для гелия

1 – горловина для заливки азота; 2 – головка со штуцерами; 3 – горловина гелиевой ёмкости; 4 – ёмкость для жидкого азота; 5 – тепловые экраны; 6 – ёмкость для жидкого гелия; 7 – теплоизоляция; 8 – адсорбент

Гелий имеет очень маленькую теплоту испарения. Поэтому для снижения теплопотерь в гелиевых дьюарах применяются тепловые экраны, охлаждаемые жидким азотом. Экраны изготавливают из материалов, хорошо проводящих тепло (медь). Такой сосуд Дьюара имеет две горловины: для жидких азота и гелия. Гелиевая горловина оборудована специальными штуцерами для газосброса, подсоединения сифона, манометра, клапана. Гелиевый дьюар нельзя наклонять, он всегда должен находиться в вертикальном положении.

С развитием техники многослойной экранно-вакуумной термоизоляции на рынке появились предложения гелиевых сосудов Дьюара, в которых не используется охлаждение жидким азотом. По утверждениям производителей, в таких сосудах Дьюара потери на испарение составляют 1 % в день для ёмкостей на 100 л.

Азот испаряется из сосуда Дьюара

Назначение и применение[править | править код]

Для сохранения температуры еды и напитков используются бытовые сосуды Дьюара – термосы.
В лабораториях и в промышленности сосуд Дьюара используется для хранения криожидкостей, чаще всего жидкого азота.
В медицине и ветеринарии специальные сосуды Дьюара используются для длительного хранения биологических материалов при низких температурах.
В геофизике в сосуды Дьюара помещают электронные компоненты и кристаллы при работах в горячих скважинах (от 400К).
В космонавтике. Детектор прибора NICMOS, установленного на космический телескоп Хаббл, был помещён в сосуд Дьюара с использованием в качестве хладагента азота в твёрдом состоянии.

См. также[править | править код]

Термос
Криогеника
Криостат

Примечания[править | править код]

↑ Хранить тепло и холод: Термос, Популярная механика – 2005, № 3.
↑ А. ВАСИЛЬЕВ, Университеты Польши, КВАНТ, 2005, № 4
↑ К. Мендельсон. На пути к абсолютному нулю. – Рипол Классик. – С. 52. – ISBN 9785458327268.
↑ Classic Kit: Dewar’s flask, Chemistry World, August 2008, Vol 5, No 8
↑ Annales de chimie et de physique

Источники[править | править код]

Burger, R., U.S. Patent 872 795, «Double walled vessel with a space for a vacuum between the walls», December 3, 1907.
Сивухин Д. В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1975. – Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. – 519 с.

Ссылки[править | править код]

Технические характеристики сосудов Дьюара для хранения азота
Техника безопасности при работе с жидким азотом и Сосудами Дьюара
Взрыв сосуда Дьюара при наливании жидкого азота (нарушение ТБ)

Источник

Медицина

Жидкий азот в сосудах Дьюара используют во многих направлениях медицины: хирургия, нейрохирургия, офтальмология, оториноларингология, гинекология и прочие. Жидкий азот применяют для таких процедур, как криотерапия и криодеструкция – удаление патологических тканей и новообразований (бородавок, папиллом). После нанесения жидкого азота на новообразование патологические ткани замораживаются и разрушаются под воздействием низкой температуры – 100 ºС до – 196 ºС.

Кожное новообразование разрушается посредством воздействия низкой температуры. Данный метод является безболезненным и не оставляет рубцов. Для проведения процедуры специалисты применяют криохирургические инструменты со сменными наконечниками. Наконечники меняют в зависимости от размера новообразования.Также жидкий азот в сосудах Дьюара используется для хранения биоматериалов и стволовых клеток.

Косметология

• Уход за лицом

Жидким азотом делают криомассаж кожи лица. За счет кратковременного воздействия холода улучшается кровоснабжение, кожа приобретает здоровый цвет, очищается, становится упругой. Также пропадают прыщи и рубцы после акне. Кроме того, криомассаж оказывает омолаживающий эффект.

• Уход за телом

Криомассаж с жидким азотом полезен для всего тела. Жидкий азот в сосудах Дьюара используют для криосаун. Человек заходит в кабинку или погружается в ёмкость, где находится слой азота в газообразном состоянии, температурой около -140 °С – 160 °С. Длительность процедуры 2-3 минуты. Используется для: похудения, омоложения, улучшения состояния кожи и лечения таких заболеваний, как остеохондроз, артроз и артрит.

• Уход за волосами. Криомассаж кожи головы приводит к улучшению роста и структуры волос и пропаданию перхоти.

Ветеринарная медицина

Жидкий азот в сосудах Дьюара применяется при удалении новообразований у животных и лечении онкологии.

В сельском хозяйстве сосуды Дьюара требуются для транспортировки и хранения биоматериалов, которые предназначены для искусственного осеменения животных: коров, лошадей и тд.

Научная деятельность

Жидкий азот в сосудах Дьюара используется для работы в исследовательских лабораториях, учебных заведениях и научных организациях.

Пищевая сфера

Молекулярная кухня – одно из кулинарных направлений, которое основано на физико-химических процессах. При изготовлении блюд для молекулярной кухни кроме обычных продуктов в ход идет жидкий азот и инертные газы, которые влияют на возникновение химических реакций. Блюда молекулярной кухни – это сочетание привычных вкусов и непревычного вида. В пример можно привести селедку в виде шариков мороженного.

Развлекательные шоу

Криошоу заказывают на такие мероприятия, как свадьбы и дни рождения и корпоративы. Познавательные развлечения с жидким азотом нравятся как детям, так и взрослым. Кстати, в детских парках научных развлечений опыты с жидким азотом тоже имеют успех.

Промышленное производство: машиностроение и строительство

Жидкий азот используют для увеличения прочности металлических деталей.

Чтобы купить сосуд Дьюара или крионабор выберите любой удобный для Вас способ:

Оставить заявку Заказать звонок

Гарантируем качественный и оперативный ответ!

Пишите на market@dioksid.ru или звоните по указанным внизу сайта телефонам.

Источник

Правила эксплуатации криожидкости (жидкий азот), сосудов, переливных устройств и крионаборов

Жидким азотом называют криогенную жидкость без запаха и цвета. Температурный показатель криожидкости – 196 ºС.

Жидкий азот безопасен только в том случае, если при работе с данной криогенной жидкостью и емкостью, в которую она помещена, соблюдать определенные требования:

Хранение и перемещение сосуда (даже пустого) производится только в вертикальном положении.
При работе и перевозке сосуда избегать резких толчков и ударов по ёмкости.
Плотное закрытие горловины сосуда при помощи посторонних предметов и пробок – запрещено! Разрешено использование только штатных крышек, которые препятствуют образованию ледяной корочки на горлышке, на внешней поверхности сосуда.
Сосуд желательно заполнять используя специальное приспособление вроде гибкого металлорукава или спец. устройства для переливания. Период хранения жидкого азота от 54 до 213 суток.
Если вы заполняете теплый сосуд, то требуется переливать продукт медленно и соблюдая все правила, не допуская сильного испарения и брызг жидкости.
При переливе жидкого азота важно не допускать попадания капель жидкости на внешнюю поверхность сосуда. Если жидкий азот все-таки пролился, через 24ч необходимо проверить и убедиться, что на горловине отсутствует обледенение перед тем, как использовать сосуд снова, и перед установкой оборудования для перелива криогенного продукта.
Не рекомендуется располагать сосуд около обогревательных приборов и под солнечными лучами.
Кабинет, в котором находятся сосуды Дьюара с жидким азотом, должна регулярно проветриваться, т.к. азот постоянно испаряется и вытесняет кислород, что может привести к кислородной недостаточности и асфиксии.
Не следует заполнять азотом емкость, потерявшую вакуум. Вакуумную потерю можно обнаружить так: наблюдайте за тем, образуется ли иней на внешней части сосуда.
Если на внешней поверхности сосуда имеются повреждения или Вы обнаружили обмерзание, то важно очистить емкость от криопродукта. Запрещается самостоятельно заниматься ремонтом.
Запрещается опускать в сосуд посторонние предметы (вату, палочки для криомассажа и др.). Инородный предмет внутри сосуда – одна из причин его порчи.

При использовании жидкого азота запрещено:

1. Хранить криожидкость в ёмкостях, не предназначенных для криогенных жидкостей

Для малых объемов жидкого азота специалисты используют специальные термосы на 1 литр и Сосуды Дьюара объемом от 6 до 50 литров.

Если азот используется постоянно и в больших объёмах, то для этого него необходимы криогенные цистерны, ёмкости, резервуары.

2. Допускать продолжительного соприкосновения жидкого азота с кожей

Если криопродукт оказывается на участке кожи, то он пропадает и не приносит вреда.

Однако, при долгом контакте участков кожи с жидким азотом человек может получить сильный ожог.

В момент соприкосновения с азотом на коже формируется изолирующая защитная оболочка из пара на доли секунды. Следовательно, на представлениях и при организации экспериментов с продуктом, специалисты не допускают соприкасания кожи с жидким азотом дольше, чем на секунду.

Так же, нельзя, чтобы жидкий азот попадал на одежду или украшения, находящиеся на частях тела человеке. В этом случае человек получает моментальный ожог.

3. Пить криопродукт

Это может привести к внутренним ожогам и к летальному исходу.

Кроме того, когда жидкий азот переходит в газообразное состояние, то он увеличивается в 700 раз, и при попадании в организм человека, азот может привести к разрыву внутренних органов.

Работа с переливным устройством для Сосудов Дьюара “Диоксид”

Работа с переливным устройством типа ПУ

1. Перед установкой переливного устройства на сосуде Дьюара следует проверить надлежащий уровень зажима и правильную высоту установки резинового уплотнителя. Уплотнитель из резины должен быть выставлен нужной высоты, а также работник должен затянуть хомуты так, чтобы переливное устройство не смещалось.

2. При установке переливного устройства на сосуд Дьюара:

Теплообменники погружаются в жидкий азот;
Посредством резинового уплотнителя происходит герметизация горлышка сосуда,
Возникает давления из-за испарения криогенной жидкости;
Происходит рост давления в емкости, и осуществляется подача жидкого азота через переливную установку

Важно наблюдать за уровнем азота в емкости. В случае, если криожидкости мало и теплообменник не в азоте, то переливное оборудование действовать не станет.

Если азота в Сосуде Дьюара достаточно, но процесс перелива прекратился, необходимо вынуть переливное устройство из сосуда Дьюара и дать теплообменнику отогреться до комнатной температуры. Отогрев теплообменника должен происходить естественным путем. Нельзя, чтобы теплообменник находился вблизи открытых источников тепла.

Строение переливного устройства типа ПУ

1. Корпус

2. Переливная трубка

3. Резиновый уплотнитель

4. Щиток

5. Рукоятка

6. Наконечник – переходник

7. Теплообменник

8. Фильтр

Работа с переливным устройством типа YDB

1. Перед установкой переливного устройства типа YDB на Сосуд Дьюара необходимо:

установить переливной металлорукав на переливное устройство и загерметизировать резьбовой соединение металлорукава фум-лентой во избежание потери криопродукта ;
проверить вентиль выдачи жидкости и клапан газосброса: вентиль выдачи криожидкости должен быть закрыт, а клапан газосброса – открыт;
выставить уплотнительный штуцер на нужную высоту и зафиксировать его путем закручивания верхней гайки;

2. При установке переливного устройства на сосуд Дьюара:

вы погружаете корпус переливного устройства в Сосуд Дьюара до уплотнительного штуцера;
закручиваете нижнюю гайку штуцера, чтобы осуществить герметизацию горловины;

3.Для осуществления перелива жидкого азота необходимо:

закрыть клапан газосброса и открыть вентиль выдачи жидкости;
начать качать помпу.

После захолаживания корпуса переливного устройства и металлорукава (обычно на это уходит до 1 минуты) начинается подача жидкого азота.

4. Чтобы поддерживать процесс перелива жидкого азота необходимо периодически подкачивать помпу.

5. Для остановки перелива: откройте клапан газосброса и, после того, как жидкость перестанет переливаться – закройте вентиль выдачи жидкости.

6. Если промежутки между переливами короткие (около 20 минут), Вы можете оставить переливное устройство на сосуде Дьюара в подготовленном состоянии (предварительно открыв клапан газосброса). Не рекомендуется оставлять YDB установленным на сосуде Дьюара на длительное время в связи увеличением потерь продукта.

Важно! При работе с переливным устройством следите за уровнем давления. Для определения уровня давления на переливном устройстве установлен манометр. Не допускайте рост давления выше 0,06 Мпа! Чрезмерное избыточное давление может привести к разрушению сосуда или даже к его взрыву!

Строение переливного устройства типа YDB

1. Помпа

2. Теплообменник

3. Манометр

4. Клапан газосброса

5. Вентиль выдачи жидкости

6. Корпус

7. Уплотнительный штуцер

8. Переливной металлорукав

Работа с крионабором

1. Термос

Термос для азота надлежит применять, чтобы сделать мед. и косметологические процедуры наиболее удобным. Из сосудов Дьюара жидкий азот переливают в термос при помощи переливного устройства.

Также применение термоса отличное решение для выступлений и экспериментов.

Запрещается! Во избежание взрывов вплотную закрывать крышку термоса и при нахождении в нем жидкого азота.

2. Криомассажная палочка

Предназначена для осуществления массажа жидким азотом. На конце палочки имеются насечки, которые позволяют плотно закреплять ватные тампоны. Перед проведением процедуры специалист опускает кончик аппликатора с ватным тампоном в азот, а затем проводит палочкой по массажным линиям лица.

3. Криохирургический инструмент Криостик

Необходим для проведения криодеструкции – удаления родинок, бородавок, папиллом.

Криохирургический инструмент имеет 3 вида наконечников различного вида. Специалист пользуется тем наконечником, который по диаметру оптимально подходит для удаления новообразования.

Для осуществления процесса криодеструкции, наконечники опускают в жидкий азот, и затем быстро прикладывают к нежелательному новообразованию. Внутриклеточные и межклеточные жидкости патологических тканей замораживаются, клетки гибнут, и происходит разрушение новообразования.

После процедуры постепенно на месте разрушенных патологических тканей появляются здоровые.

Источник

Общие вопросы

Чем может быть опасен жидкий азот в помещении?

При испарении жидкого азота образуется газообразный азот с низкой температурой, при этом плотность его больше, чем у воздуха. Поэтому азот после испарения может накапливаться вначале на нижнем уровне помещения и затем постепенно создавать повышенную концентрацию во всем помещении. Это приводит к понижению концентрации кислорода в воздухе и когда ее величина становится ниже 18%, человек в таком помещении подвергается серьезной опасности – происходит нарушение ритма дыхания, учащается пульс, затем – нарушение сознания, снижение чувствительности, теряется способность двигаться, появляется тошнота и рвота, отключается сознание, и через несколько минут наступает смерть. Особая опасность заключается в том, что это происходит безболезненно и человек не осознает свое состояние.

В помещениях с естественной вентиляцией допускается работа с открытыми криогенными сосудами в том случае, если объем помещения в м3 превышает объем жидкости, находящейся в сосудах Дьюара в литрах, не менее чем в 7 раз.

Что делать, если жидкий азот попадет или прольется на руки?

Кратковременное соприкосновение кожи с жидким азотом не опасно, так как при этом на коже образуется воздушная подушка с низкой теплопроводностью, которая предохраняет кожу от непосредственного контакта с жидким азотом. Длительный контакт жидкого азота или материала, охлажденного жидким азотом, с кожей или глазами может вызвать серьезные повреждения. Обращайтесь с жидким азотом осторожно! При проливе жидкого азота проветрите помещение.

Вопросы по жидкому азоту и сосудам Дьюара

Как быстро испаряется жидкий азот из сосуда Дьюара?

Это зависит от типа сосуда Дьюара и его объема, а также производителя. Сосуды Дьюара американских и европейских производителей имеют наилучшие характеристики по части испаряемости жидкого азота и находятся в диапазоне от 0,10 до 0,20 л/сутки для сосудов объемом от 2 до 50 литров. Сосуды Дьюара большинства других производителей как правило имеют испаряемость в диапазоне от 0,15 до 0,40 л/сутки.

Обычно данные о величине испарения указываются в паспорте или инструкции по эксплуатации на сосуд Дьюара.

Среднее время хранения жидкого азота до полного его испарения может составлять от нескольких недель до года.

Чем отличаются украинские сосуды Дьюара от французских?

Прежде всего испаряемостью. Например, сосуд СДС35Bio60 производства Украины держит азот 210 суток, а его французский аналог В2036 – 360 суток. Так же немаловажным отличием является более привлекательный внешний вид французских сосудов Дьюара.

Нужно ли закрывать сосуд Дьюара, чтобы азот не испарялся?

Запрещается плотно закрывать горловину сосуда какими-либо посторонними пробками. Следует использовать только штатные пробки и крышки, которые, помимо прочего, предотвращают образование наледи в горловине сосуда Дьюара из-за конденсации влаги из атмосферы. При появлении механических повреждений и/или «снеговой шубы» на внешней поверхности сосуда (тем более, при его полном обмерзании!) необходимо освободить сосуд от жидкого азота, поставить сосуд на отогрев и связаться с нами для консультаций.

Почему нельзя опускать палочку с ватой в сосуд Дьюара?

Посторонние предметы в сосуде с жидким азотом могут создать ледяную пробку и вызвать разрушение сосуда.

Можно ли курить в машине при перевозке сосуда Дьюара с жидким азотом?

Нет.

Необходимы ли какие-то документы на перевозку жидкого азота в машине?

Согласно Правил «Европейского соглашения о международной перевозке опасных грузов (ДОПОГ) жидкий азот в количестве до 333 кг может перевозиться без соблюдения ограничений, установленных для опасных грузов. Это правило подтверждено Приказом Минтранса РФ от 08.08.1995 г. № 73.

Допускается к перевозке в одной транспортной единице без соблюдения вышеуказанных Правил сосудов Дьюара YDS-15L (емкостью 16 л), заполненных жидким азотом, в количестве до 15 шт.

Можно ли заказать доставку азота на завтра? На определенный день?

Доставка азота осуществляется в течение двух рабочих дней с момента заказа.

Подключается ли переливное устройство к электрической сети?

Нет.

Каков принцип действия переливного устройства? Есть ли помпа?

Действие переливного устройства основано на повышении давления в криогенном сосуде при введении в жидкость «теплой» массы и использовании эффекта газ-лифт. Испарившаяся часть жидкости после герметизации горловины сосуда создает в нем избыточное давление, которое заставляет жидкость по сифону устройства переливается в заполняемую емкость.

Никаких дополнительных устройств для перелива жидкости не требуется.

Почему переливное устройство подходит не ко всем сосудам Дьюара?

Часть переливного устройства, вставляемая в сосуд Дьюара, является жесткой конструкцией и приспособлена только к сосуду определенной высоты.

Использование переливного устройства для сосудов Дьюара с горловинами разного диаметра возможно применением дополнительного уплотнителя.

Какой сосуд Дьюара лучше заказать для заправки КриоИнея и почему?

Сосуды Дьюара YDS-15L (емкость 16 л) или YDS-20L (емкость 20 л). в зависимости от потока пациентов. Криохирургический аппарат КриоИней необходимо периодически заправлять, поэтому нужно выбирать сосуды, к которым есть переливное устройство. Переливать через воронку будет неудобно и тяжело.

Вопросы по сосудам Дьюара и криоаппаратам

Где лучше хранить сосуд Дьюара с жидким азотом?

Во избежание повышенного испарения жидкого азота не рекомендуется располагать сосуд Дьюара вблизи отопительных приборов. Храните и используйте жидкий азот только в проветриваемых помещениях. В закрытых помещениях повышенное содержание газообразного азота снижает концентрацию кислорода и может привести к асфиксии. Более подробно читайте Правила безопасности при работе с криогенным оборудованием и жидким азотом.

Есть ли в продаже универсальные криодеструкторы?

Нет. Практика показала, что врачи не любят передавать свои криодеструкторы другим коллегам.

Какие насадки входят в комплект?

10 насадок разного размера и формы для разных целей.

Можно ли удалять бородавки при помощи КриоСкин?

Можно. Для этого нужно использовать дополнительный набор контактных зондов.

Для чего нужен КриоСтик и по какому принципу он работает?

КриоСтик удобен для удаления небольших новообразований – бородавок, папиллом, родинок. Тонкий металлический стержень охлаждается в жидком азоте и прикладывается к зоне воздействия.

Какой сосуд Дьюара лучше использовать в кабинете косметолога?

Сосуды Дьюара YDS-6L (емкостью 6 л) и YDS-15L (емкостью 16 л) в зависимости от потока клиентов.

Может ли использоваться биососуд Дьюара для хранения спермы собак, любых других животных?

Да, можно.

Источник