Как устроен сосуд дьюара

10.04.2017

Криогенная техника — это такое специальное оборудование, которое позволяет производить, долго хранить и транспортировать различные газы. При этом, одной из главных составляющих этого оборудования считается сосуд Дьюара.

Что это такое?

Этот предмет представляет собой сосуд особого типа, необходимый для хранения различных веществ, температура которых отличается от температуры откупающей среды (пониженная или повышенная). Именно с помощью таких сосудов и удается долгое время хранить вещества с нужными температурными показателями. В целом, сосуд Дьюара действует по типу знакомого всем бытового термоса.

Строение сосуда Дьюара

Для обеспечения низкой тепловодности сосуд Дьюара изготовляется по особой технологии. Состоит он из 2 резервуаров:

• внешнего;
• внутреннего.

Обе эти емкости изготовлены из теплостойкого алюминия, однако в некоторых случаях в качестве основного материала может выступать нержавеющая сталь. Между резервуарами предусмотрены перемычки. Они должны быть одновременно тонкими и достаточно прочными. Такие характеристики может обеспечить нержавеющая сталь, но в последнее время ее все чаще заменяют специализированным прочным пластиком. Существуют и другие особенности, позволяющие увеличить эффект от использования сосуда Дьюара.

Внешний резервуар покрывается абсорбентом. Такая дополнительная защита позволяет эффективно поглощать газы, которые выделяются веществом из внутренней части сосудов.

Слой теплоизоляции на внешнем сосуде позволяет снизить теплопроводность до минимальных показателей.

Особую подготовку проходит и внутренний сосуд — его тщательно полируют для придания идеальной гладкости. На крышке устанавливается пенопластовый цилиндр, препятствующий началу процесса конвекции.

Цистерны Дьюара

Разработка сосудов Дьюара заметно повлияла на хранение и транспортировку различных веществ, среди которых, и жидкий азот. Хранить и транспортировать вещества в больших объемах позволяют большие емкости, которые и получили название «цистерны». Они могут иметь разный объем, достигающий 50 л. В зависимости от цели применения, можно выбрать, как совсем маленький, так и большой резервуар.

Отличительной характеристикой этого сосуда являются максимально прочные стенки наличие ручек для удобной переноски. Транспортировка цистерн с помощью ручек максимально удобна и безопасна даже с учетом низких температур транспортируемого вещества — холодный ожог рукам не грозит.

Сферы применения сосудов Дьюара

Цистерны, позволяющие хранить и транспортировать вещества с низкими температурами, получили широкое распространение. Особенно это касается перевозки и хранения в них жидкого азота. Так, купить сосуд Дьюара можно совершенно для разного применения.

1. Медицина. Жидкий азот нашел применение в нейрохирургии, гинекологии, оториноларингологии, нейрохирургии, хирургии и других направлениях. С его помощью удаляют злокачественные и доброкачественные опухоли и разные патологические ткани. При этом, процедура проходит быстро и безболезненно, а после нее не остается шрамов.
2. Косметология. В этом направлении азот получил не меньшую популярность. С его помощью удается избавиться от папиллом и бородавок. Азотом проводится криомассаж, в результате которого кожа приобретает здоровый цвет, гладкость и молодость. Криосауны — еще одно место, где без сосуда Дьюара просто не обойтись. Всего за 2-3 минуты нахождения в кабинке с жидким азотом, человек может начать эффективно худеть, омолодиться, улучшить состояние своей кожи.
3. Ветеринария. Цистерны Дьюара в этой сфере могут послужить контейнером для транспортировки биоматериалов (используются для искусственного оплодотворения животных).
4. Лаборатории. Жидкий азот применяется в научных компаниях и лабораториях. Кроме того, такой контейнер необходим для сохранения многих веществ в определенной температуре.
5. Машиностроение и промышленность. Довольно часто азотом пользуются для достижения повышенной прочности металлических деталей.
6. Приготовление еды. Молекулярная кухня… Для этих кулинарных изысков, основанных на физико-химическом процессе, тоже придется купить сосуды Дьюара. Именно с участием жидкого азота возникают химические реакции. Для ресторанов, работающих в традиционном направлении приготовления еды, азот тоже пригодится. Он помогает моментально охладить продукты.
7. Развлечения. Цистерны Дьюара — то, без чего невозможны многие развлекательные шоу для детей и взрослых.

Учитывая все вышесказанное, можно заключить: Такое криогенное оборудование, как сосуд Дьюара, широко распространен во многих отраслях промышленности и науки. Более того, спрос на него неуклонно растет.

Рекомендуем

Типы сосудов Дьюара

Самогерметизирующийся дьюар (серебряный, передний план) заполняется жидким азотом из большого резервуара для хранения (белый, задний план).

Сосуды для криогенного хранения

Дьюар для криогенного хранения (в честь разработчика Джеймса Дьюара) – это специализированный вид термоса, используемый для хранения сверххолодных веществ (например, жидкого азота или жидкого гелия), чьи температуры кипения значительно ниже комнатной.

Криогенные дьюары могут принимать несколько различных форм, включая открытие бадьи, фляги с неплотно закрывающимися пробками и самогерметизирующиеся резервуары. Все они имеют стенки, построенные из двух или более слоев, с поддержанием высокого вакуума между слоями.Это обеспечивает очень хорошую теплоизоляцию между содержимым дьюара и наружной средой, что снижает скорость, с которой содержимое выкипает.

Меры предосторожности предусмотрены в конструкции дьюаров, чтобы безопасно управлять газом, который выделяется по мере того, как жидкость медленно кипит. Чтобы предотвратить опасность взрыва самые простые дьюары позволяют газу выходить наружу через открытый верх или мимо неплотной пробки. Более усложнённые дьюары улавливают газ над жидкостью и удерживают его под высоким давлением. Это повышает температуру кипения жидкости, позволяя сохранять её в течение длительного периода. Избыточное давление паров снимается автоматически через предохранительные клапаны.

Метод перемещения жидкости из дьюара зависит от его конструкции. Простой дьюар может быть наклонен, чтобы налить жидкость из горлышка. Самогерметизирующаяся конструкция используют давление газа в верхней части дьюара, чтобы направить жидкость вверх по трубе, ведущей к горловине.

БЕЗОПАСНОСТЬ

Сверххолодные вещества представляют ряд угроз для безопасности и емкости предназначены для уменьшения связанного с ними риска.

Прежде всего, нет дьюара, который может обеспечить идеальную теплоизоляцию и криогенные жидкости медленно выкипают, что производит огромное количество газа. Например, коэффициент расширения криогенного аргона от температуры кипения до комнатной составляет от 1 до 847, жидкого водорода – от 1 до 851, жидкого гелия – от 1 до 757, жидкого азота – от 1 до 696, а жидкого кислорода – от 1 к 860. Неон имеет высочайший коэффициент расширения с 1 до 1438.

В дьюарах с открытым верхом, газ просто улетучивается в окружающее пространство. Однако, внутри герметичных дьюаров может накапливаться очень высокое давление и приняты меры предосторожности, чтобы минимизировать риск взрыва.  Так, клапаны сброса давления (один или более) позволяют стравливать газ из дьюара, если давление становится чрезмерным.

На внутренней поверхности дьюара может образовываться лед, если оо остается открытым на воздухе в течение длительного периода времени. Это может быть крайне опасно, так как отверстие дьюара может быть заблокировано, что приводит к увеличению давления и риску взрыва.

Газ, выходящий из дьюара, может постепенно вытеснять кислород из воздуха в окружающем пространстве, что представляет опасность удушья. Потребители обучаются хранить дьюары только в хорошо проветриваемом помещении, а перед транспортировкой дьюаров в лифте избыточное давление газа сбрасывается  и дьюары отправляются к месту назначения без сопровождения.

Рекомендуем