Какое давление в сосуде дьюара
Меры безопасности и порядок работы с сосудами Дьюара
Категории
У вас есть вопросы?
категории
Категории
1. При заполнении сосуда жидким азотом обслуживающий персонал должен иметь одежду, полностью закрывающую поверхность тела. Необходимо пользоваться рукавицами ГОСТ 12.4.010, очками ГОСТ 12.4.013 или щитком из оргстекла. Следует избегать прикосновения оголенных поверхностей тела к металлическим деталям, охлажденным жидким азотом.
2. Помещение, где проводятся работы с жидким азотом, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией. При заполнении сосудов не допускается перелив жидкого азота через горловину на пол.
3. Горловину сосуда следует закрывать только штатной вставкой, имеющей каналы для сброса паров азота из сосуда.
4. Во избежание повышенной испаряемости азота, не рекомендуется располагать сосуды вблизи отопительных приборов или на прямом солнечном свету.
5. При появлении на поверхности крышки сосуда инея или «снеговой шубы», слой которого увеличивается по мере испарения азота, что является признаком потери вакуума в изоляционной полости сосуда, необходимо немедленно переложить запасы биоматериала в исправный сосуд, затем слить жидкий азот и поставить дефектный сосуд на отогрев в течение двух суток в помещение с ограниченным доступом людей.
Указанные меры необходимы для предотвращения возможного разрушения сосуда за счет выделения газов при отогреве адсорбента.
Подготовка изделия к работе
Техническое обслуживание сосуда Дьюара заключается в периодической, не реже 1 раза в год, промывке внутренней полости сосуда Дьюара и канистр от грязи. Промывку производить теплой водой и моющими растворами по технологии потребителя. После промывки сосуд Дьюара необходимо тщательно просушить.
Возможные неисправности и способы их устранения
1. Основной возможной неисправностью сосуда Дьюара является потеря вакуума в изоляционном пространстве, сопровождающаяся следующими характерными признаками:
— повышенная испаряемость жидкого азота при бурном его кипении в сосуде Дьюара;
— обмерзание горловины или кожуха сосуда Дьюара.
2. Конструкция сосуда Дьюара не позволяет произвести ремонт силами потребителя без привлечения специализированной организации.
Источник
Свойства жидкого азота
| Марка азота / состав | ||||||
| Особой чистоты (ОСЧ) | Повышенной чистоты | Технический | ||||
| 1-й сорт | 2-й сорт | 1-й сорт | 2-й сорт | 1-й сорт | 2-й сорт | |
| Объемная доля азота, %, не менее | 99,999 | 99,996 | 99,99 | 99,95 | 99,6 | 99,0 |
| Объемная доля кислорода, %, не более | 0,0005 | 0,001 | 0,001 | 0,05 | 0,4 | 1,0 |
Таблица 2. Давление насыщенных паров азота при температурах 20-126К
| Т, К | p, гПа | Т, К | p, МПа |
| над кристаллом | над жидкостью | ||
| 20,0 | 1,44×10 -10 | 63,15* | 0,0125* |
| 21,2 | 1,47×10 -10 | 64 | 0,0146 |
| 21,6 | 3,06×10 -10 | 66 | 0,0206 |
| 22,0 | 6,13×10 -10 | 68 | 0,0285 |
| 22,5 | 1,59×10 -9 | 70 | 0,0386 |
| 23,0 | 3,33×10 -9 | 72 | 0,0513 |
| 24,0 | 1,73×10 -8 | 74 | 0,0670 |
| 25,0 | 6,66×10 -8 | 76 | 0,0762 |
| 26,0 | 2,53×10 -7 | 77,36** | 0,1013** |
| 26,4 | 4,26×10 -7 | 80 | 0,1371 |
| 30,0 | 3,94×10 -5 | 82 | 0,1697 |
| 37,4 | 1,17×10 -2 | 84 | 0,2079 |
| 40,0 | 6,39×10 -2 | 86 | 0,2520 |
| 43,5 | 1,40×10 -1 | 88 | 0,3028 |
| 49,6 | 3,49 | 90 | 0,3608 |
| 52,0 | 7,59 | 92 | 0,4265 |
| 54,0 | 13,59 | 94 | 0,5006 |
| 56,0 | 23,46 | 96 | 0,5836 |
| 58,0 | 39,19 | 98 | 0,6761 |
| 60,0 | 69,92 | 100 | 0,7788 |
| 62,0 | 98,11 | 102 | 0,8923 |
| 104 | 1,0172 | ||
| 106 | 1,1541 | ||
| 108 | 1,3038 | ||
| 110 | 1,4669 | ||
| 116 | 2,0442 | ||
| 120 | 2,5114 | ||
| 124 | 3,0564 | ||
| 126,2 *** | 3,4000*** | ||
Примечание: * — тройная точка; ** — точка нормального кипения; *** — критическая точка
Таблица 3. Плотность жидкого азота в диапазоне температур 63-126К
| Т, К | ρ, кг/м3 |
| 63,15 | 868,1 |
| 70 | 839,6 |
| 77,35 | 807,8 |
| 80 | 795,5 |
| 90 | 746,3 |
| 100 | 690,6 |
| 110 | 622,7 |
| 120 | 524,1 |
| 126,25 | 295,2 |
Таблица 4. Приблизительный расход жидкого азота на охлаждение некоторых металлов
| Хладагент | Температурный интервал охлаждения металла, К | Расход хладагента, л на 1 кг металла | ||
| Алюминий | Нержавеющая сталь | Медь | ||
| При использовании теплоты парообразования | ||||
| Жидкий азот | 300 до 77 | 1,0 | 0,53 | 0,46 |
| При использовании теплоты парообразования и теплоемкости пара | ||||
| Жидкий азот | 300 до 77 | 0,64 | 0,34 | 0,29 |
Таблица 5. Основные физические свойства жидкого азота
| Параметр, свойство | Азот | |
| Температура кипения, К | 77,36 | |
| Критическая точка |
|
|
| Тройная точка |
|
|
|
| |
|
| |
|
| |
| Отношение разницы энтальпий газа при Т=300К и Т=4,2К к теплоте парообразования, Δi/r | 1,2 | |
|
| |
| Диэлектрическая постоянная жидкости | 1,434 | |
| Газ при нормальных условиях (t= 0 °C, p=101,325кПа) | ||
|
| |
|
| |
125367, г.Москва,
Полесский проезд, д. 14а
Источник
Источник
Используя сосуды Дьюара для своих нужд, не все имеют представление об их устройстве. Сейчас расскажем, как устроена эта емкость и почему, находясь в ней, криогенные жидкости сохраняют свои свойства.
Прообраз современного сосуда
Первый резервуар для хранения криогенных жидкостей был изобретен в конце девятнадцатого века в Германии. Тогда он представлял собой стеклянный ящик с двойными стенками, между которыми создавался вакуум. Шотландский ученый Дж. Дьюар доработал изобретение, придав ему форму колбы с узким горлом.
Такая конструкция была выбрана неслучайно – узкое горло препятствует быстрому испарению криогенных жидкостей, а вакуум в межстеночном пространстве помогает поддерживать заданную температуру веществ. Стенки с внутренней стороны подвергались серебрению, что обеспечивало дополнительную термоизоляцию. С появлением новых технологий конструкция совершенствовалась, пока мы не получили изделие, которое используем сейчас.
Конструкция современных сосудов Дьюара
Современные изделия, к которым мы привыкли, несколько отличаются от своих предшественников. Если первые сосуды Дьюара изготавливались из стекла, то сейчас их производят из алюминия или нержавеющей стали. Важную роль при выборе материала играют прочность и вес.
Основные составляющие части сосуда Дьюара:
- внешний и внутренний сосуд;
- горловина;
- крышка;
- адсорбент для межстеночного пространства.
Внешний и внутренний сосуды соединяются в горловине. Из пространства между ними воздух откачивается до давления 10−2 Па (создается вакуум). Стенки внутреннего сосуда с внешней стороны покрыты адсорбирующим веществом. Сделано это для удаления остаточных газов из вакуумного пространства.
Горловина соединяет обе части сосуда. В зависимости от модели горловина может быть узкой или достаточно широкой (до 210 мм в диаметре). Она выполняется из армированного пластика, для удешевления производства может использоваться нержавеющая сталь.
Крышка сосуда позволяет плотно (но не герметично) закрывать горловину. К ней дополнительно крепят пенопластовый цилиндр, который закрывает ее и способствует стравливанию излишков жидкого азота. От серебрения стенок сосуда отказались, заменив его полировкой.
Если вы ищете сосуды Дьюара с высокими техническими характеристиками, рекомендуем заказать их в нашем магазине. Все товары сопровождаются гарантией, а большой выбор продукции позволит подобрать оптимальный вариант.
Рекомендуем
Транспортировка, заправка и хранение сосудов Дьюара
Планируете использовать сосуд Дьюара? Тогда рекомендуем вам изучить, как его правильно хранить и транспортировать. Также не лишними будут знания правил заправки и технике безопасности при работе с жидким азотом.
Сосуды Дьюара серии СК
Сосуды для криогенных жидкостей серии СК производятся в Украине. Емкости не укомплектованы контейнерами для биологических материалов, поэтому основное их назначение — хранение и транспортировка жидкого азота и других криогенных жидкостей.
Сосуды Дьюара серии СДС
Многие медицинские учреждения и животноводческие предприятия выбирают именно серии СДС. Их ценят за простоту, доступную стоимость и адаптированность к российским реалиям.
Источник
Сосуд Дьюара – это специальное устройство для хранения веществ и материалов в условиях постоянно поддерживаемой температуры (высокой или низкой). В 1892 году Джеймс Дьюар усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, таким образом, мир получил двустенный сосуд с высокими теплоизоляционными свойствами, который используется поныне.
Как работать с сосудом Дьюара, рассказано ниже.
Виды
Сегодня сосуд Дьюара предназначен для хранения различных криогенных и других материалов. Он состоит из алюминиевого корпуса и алюминиевой или стальной колбы. Между стенками колбы расположена дополнительная теплоизоляция и откачан воздух. Здесь могут храниться жидкости и вещества, оставаясь в исходном температурном состоянии (до одного месяца и более). Срок службы изделия – более 10 лет.
Криогенные дьюары могут принимать несколько различных форм:
- открытые;
- с неплотно закрывающимися пробками;
- самогерметизирующиеся резервуары под давлением.
В зависимости от материала изготовления они подразделяются на:
- алюминиевые;
- стальные нержавеющие;
- комбинированные.
Техника безопасности
Прежде чем начинать работу с сосудом Дьюара, следует внимательно изучить правила эксплуатации и техники безопасности при обращении с емкостью!
Общие положения
- К использованию резервуаров для хранения низкотемпературных жидкостей допускаются лица старше 18 лет. Персонал, ответственный за их эксплуатацию, должен обеспечиваться спецодеждой, включая рукавицы и очки, соответствующие требованиям ГОСТ.
- Не допускается касаться открытыми частями тела металлических элементов прибора, которые подвергались охлаждению жидким азотом, другими низкотемпературными веществами.
- Помещение, предназначенное для работы с сосудами Дьюара, должно оборудоваться системой вентиляцией.
- Хранить емкости необходимо вдали от нагревательных приборов, элементов систем отопления. Не допускается попадание прямых солнечных лучей на изделие.
- При обнаружении любого повреждения резервуара необходимо перелить криогенную жидкость в исправный сосуд и отогреть неисправную ёмкость в течение 2 суток в месте, недоступном для посторонних людей.
Подготовка к работе с сосудами Дьюара
Перед заправкой ёмкости криогенной жидкостью или размещения в ней материалов на хранение, необходимо произвести наружный осмотр, обращая внимание на целостность всех элементов конструкции, наличие вмятин, трещин. Обмерзание корпуса не допускается!
Заправлять сосуд нужно с помощью специального устройства. Заправка осуществляется небольшими порциями, без перелива жидкости и перекрытия её потоком горловины прибора. После заправки ёмкость выдерживают 5 часов (для стабилизации жидкости). После загрузки в сосуд материалов на хранение производят дозаправку, горловину закрывают вставкой, устанавливают крышку.
Технические работы
При работе с сосудами Дьюара, нужно придерживаться следующих правил:
- В заправленных сосудах необходимо периодически проверять уровень жидкости. Используют щуп или специальную измерительную линейку.
- Сливать жидкий азот нужно с использованием специального опрокидывающего приспособления или посредством крионасоса.
- Дозаправка производится, когда объём вещества составляет 15-25 % от номинального. Работа с сосудами Дьюара организовывается так, чтобы открывать их как можно реже.
Как правильно использовать переливное устройство можно посмотреть в нашем видео:
Дезинфекция
Обслуживание рассматриваемых устройств, включая и дезинфекцию, должно осуществляться минимум 1 раз в год. В случаях, когда ёмкость используют для биоматериалов – минимум 2 раза в год.
Дезинфекция предполагает:
- Вынимание из сосуда контейнеров, слив жидкости.
- Отогревание прибора в течение 3 суток при комнатной температуре в проветриваемом помещении.
- Промывка всех частей сосуда водой, нагретой до температуры 75 Со и выше.
- Обработка перекисью водорода. Сосуды объемом менее 30 литров полностью погружаются в перекись, большие емкости заполняются спецраствором для дезинфекции. В таком состоянии изделия выдерживаются 2 часа, затем жидкость сливается, и резервуар прополаскиваются чистой водой с температурой от 75 Со. Сухое устройство готово к дальнейшему использованию.
Транспортировка
При перемещении сосуда основная нагрузка рабочего материала приходится на горловину. Поэтому перемещать ёмкость нужно с особой осторожностью, заранее продумав алгоритм процесса. Нельзя без надобности наклонять её и перемещать волоком, даже в незаполненном состоянии. Рекомендуется использовать специальные тележки, предназначенные для перемещения сосудов. Во время транспортировки сосудов нужно соблюдать требования ГОСТ и ведомственные нормативы.
Рекомендуем
Транспортировка, заправка и хранение сосудов Дьюара
Планируете использовать сосуд Дьюара? Тогда рекомендуем вам изучить, как его правильно хранить и транспортировать. Также не лишними будут знания правил заправки и технике безопасности при работе с жидким азотом.
Устройство сосудов Дьюара
Современные сосуды Дьюара несколько отличаются от своих предшественников. Если первые сосуды Дьюара изготавливались из стекла, то сейчас их производят из алюминия или нержавеющей стали. Важную роль при выборе материала играют прочность и вес.
Сосуды Дьюара серии СК
Сосуды для криогенных жидкостей серии СК производятся в Украине. Емкости не укомплектованы контейнерами для биологических материалов, поэтому основное их назначение — хранение и транспортировка жидкого азота и других криогенных жидкостей.
Сосуды Дьюара серии СДС
Многие медицинские учреждения и животноводческие предприятия выбирают именно серии СДС. Их ценят за простоту, доступную стоимость и адаптированность к российским реалиям.
Источник
Жидкий азот или другие криогенные жидкости для хранения биологических образцов или технологических процессов, таких как жидкостная хроматография, масс-спектрометрия (LCMS) и молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE), поставляют сосудами Дьюара и Криоцилиндрами. В большинстве случаев это оптимальное решение для обеспечения небольших объемов потребления криогенных продуктов. Часто используют слово «dewar» дьюар для описания «криоцилиндра», и наоборот. Но это ошибка — есть несколько ключевых отличий.
Что такое Криоцилиндр?
Криоцилиндр — это герметичные сосуды, специально предназначенные для криогенных жидкостей. Чаще всего криоцилиндр является сосудом работающим под давлением, позволяющим выдавать жидкость и / или газ. Криоцилиндр имеет клапаны/вентили для наполнения и выдачи криогенной жидкости, а также предохранительный клапан с разрушаемым разрывным диском в качестве резервной защиты.
Что такое Дьюар?
Дьюары — это сосуды без давления, как термос. Как правило, они имеют свободную посадочную крышку или пробку, которая препятствует проникновению воздуха и влаги, но позволяет выпускать избыточное давление. Лабораторные дьюары имеют широкие отверстия и не имеют крышек или заглушек. Лаборатории в основном используют эти небольшие контейнеры для временного хранения.
Конструкционные особенности
Дьюар состоит из двух сосудов, один из которых расположен внутри другого и соединены с горлышком. В зазоре между двумя сосудами создается частичный вакуум, который уменьшает теплопроводность или конвекцию. Сосуды Дьюара чаще всего изготавливаются из металла, боросиликатного стекла, пенопласта или пластика, и их отверстие закрывают пробкой или полиэтиленовым пластиком.
Криоцилиндр конструктивно намного сложнее: уровнемер жидкости (показывает сколько газа внутри), транспортировочное кольцо, стойка удержания транспортировочного кольца, защитный колпачок разрывной мембраны, внутренний сосуд, продукционный испаритель для подачи газа, внешний сосуд, резиновые компенсаторы удара, напольное опорное кольцо, сбросной вентиль, манометр давления, разрывная мембрана, вентиль наполнения/выдачи жидкости, редуктор подъема давления, продувочный вентиль, вентиль выдачи газа, регулятор экономайзер, вентиль редуктора подъема давления.
Остановимся на наиболее важных деталях.
Манометр
Манометр — тот элемент, на который стоит смотреть в первую очередь, т.к. он показывает давление газа внутри внутреннего сосуда. Поскольку криогенные жидкости на самом деле являются сжиженными газами, давление внутри резервуара будет постоянно увеличиваться, поскольку законы физики превращают холодную жидкость в более теплый газ. К счастью, это давление поможет вывести жидкость или газ из криоцилиндра. Но для большинства применений давление внутри резервуара должно поддерживаться искусственно. Цепь создания давления может автоматически это сделать. Открытие вентиля редуктора подъема давления, расположенного в верхней части резервуара, забирает жидкость через линию, проходящей по дну внутреннего резервуара, и пропускает ее через испаритель подъема давления, прикрепленный к внутренней стенке внешнего резервуара. Когда жидкость проходит через испаритель/теплообменник, она испаряется под действием тепла внешнего резервуара(тепла окружающего воздуха). Получающийся газ подается через вентиль повышения давления и регулятор повышения давления во внутренний резервуар, вызывая повышение давления.
Клапан использования газа и контур испарителя
Когда давление будет повышено, можно извлечь газ из криоцилиндра, открыв клапан подачи газа. Открытие этого клапана позволяет давлению в баке нагнетать жидкость вверх по линии подачи, а затем вниз в змеевик испарителя. Еще раз, тепло передается через внешние стенки резервуара в испаритель. Когда жидкость движется через змеевик, она испаряется теплом окружающей среды. Получающийся теплый газ течет через вентиль подачи газа к системе потребителя. Как правило, одноступенчатый регулятор подключается непосредственно к газовому клапану для снижения давления подачи в соответствии с требованиями вашего применения.
Схема экономайзера
Если вы не используете баллон в течение нескольких дней, давление будет продолжать расти со скоростью примерно на 2 бар в день, потому что небольшое количество тепла будет просачиваться во внутренний резервуар. Это тепло испаряет небольшое количество жидкости и вызывает медленное повышение давления. Давление можно нарастить до настройки вашего клапана регулирования давления. Затем клапан откроется и выпустит газ в атмосферу. Чтобы минимизировать потери от этого процесса испарения криогенной жидкости, цилиндры оснащают экономайзерами. Контур экономайзера вступает в действие, когда давление достигает значений выше установленных. В этот момент регулятор позволяет газу из верхней части резервуара течь через внутренний испаритель из газового клапана в основную систему потребителя. Это снижает давление во внутреннем резервуаре и сводит к минимуму потери от сброса газа в атмосферу. Когда давление нормализуется, регулятор экономайзера закрывается, и криоцилиндр затем подает газ, вытягивая жидкость через контур испарителя. Регулятор экономайзера должен иметь установленное давление на 1 бар выше, чем регулятор подъема давления.
Клапан управления давлением и разрывные диски
Клапан управления давлением установлен на том же штоке, что и манометр. Клапан регулирования давления, который часто устанавливается на давление 16 бар, работает вместе с разрывной мембраной во внутреннем баке. В качестве вспомогательного предохранительного устройства на внешней емкости также имеется разрывная мембрана для защиты пространства между внутренней и внешней емкостью от высокого давления.
Жидкостный клапан
Чтобы извлечь жидкость из вашего цилиндра, сначала закройте клапаны сброса давления и использования газа. Затем откройте клапан для использования жидкости, чтобы давление в верхней части резервуара заставляло жидкость подниматься в отводящую трубу и выходить из клапана для использования жидкости.
Отбор жидкости следует производить при низком давлении, чтобы предотвратить потери на испарение. Если во время перекачки давление в резервуаре превышает нормальное давление забора жидкости, откройте вентиляционный клапан, чтобы понизить давление. Перед отбором жидкости, давление в сосуде снижают. Обычно жидкость отводится при давлении 1 бар.
При заполнении открытого контейнера (дьюара), если требуется большее давление или скорость отбора жидкости, квалифицированный персонал может отрегулировать регулятор повышения давления.
Не снижайте остаток жидкости до ноля!
В центре резервуара находится датчик жидкого содержимого. Это может быть датчик поплавкового типа, который обеспечивает приблизительное указание содержимого резервуаров.
Если вы хотите более точные измерения, попробуйте датчик, который
использует перепад давления для определения уровня жидкости. Эти современные приборы имеют графические цифровые дисплеи для точных измерений. Плюс у них часто есть логический элемент, чтобы устранить потребность в таблицах пересчета.
Кроме того, многие из этих цифровых измерителей содержания жидкости имеют возможности телеметрии, чтобы упростить мониторинг уровней главных криоцилиндров.
Остерегайтесь мороза и воды
Поскольку испаритель повышения давления содержит криогенную жидкость, он охлаждает внешний резервуар, и вполне нормально, что на внешней стороне цилиндра образуется наледь. Во время длительного высокого потребления газа температура подачи газа значительно упадет, и внешняя поверхность криоцилиндра будет очень сильно обмерзать. Это обмерзание в конечном итоге превращается в воду, которая может повредить пол, а также просочиться в промежуточное пространство вашего объекта, чтобы нанести больший ущерб другим системам. Капельный лоток избавит вас от многих проблем. Поместите криоцилиндр и / или его испаритель на поддон или поднос, чтобы отводить воду, когда испарится наледь.
Стоит запомнить
- Манометр показывает давление внутри внутреннего сосуда.
- Открытие клапана повышения давления повышает давление в баке до нормального рабочего уровня.
- Клапан отбора газа позволяет газу истекать из криоцилиндра.
- Схема экономайзера сводит к минимуму потери продукта.
- Чтобы извлечь жидкость, закройте клапаны для использования газа и давления и откройте клапан для использования жидкости.
- Если вам необходимо точно знать, сколько жидкости находится в вашем цилиндре, используйте цифровой датчик.
- Изморозь и наледь — ничего страшного. Но используйте поддон, чтобы избежать повреждения водой.
Получить консультацию по подбору оптимального криогенного сосуда для азота, аргона, гелия, покрывающие все ваши потребности можно по тел.: 8 (800) 600 81 29.
При подготовки статьи использованы материалы с ресурса www.westairgases.com
Источник