Почему сосуд дьюара не закрывают плотно

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]

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]

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.

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]

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)

Чем может быть опасен жидкий азот в помещении?

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.

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?

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?

Почему переливное устройство подходит не ко всем сосудам Дьюара?

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.

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.