Сосуд дьюара это сосуд под давлением

Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.

Из Википедии – свободной энциклопедии

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

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

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

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

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

Сосуд Дьюара

Назначение и применение

• 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

• Термос
• Криогеника
• Криостат

Примечания

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

Источники

• 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

• 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)

Эта страница в последний раз была отредактирована 13 сентября 2020 в 23:48.

Источник

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 счет хорошей теплоизоляции и/или процессов в хранимом веществе (например, кипение). В этом основное отличие сосуда Дьюара от термостатов, криостатов.

История изобретения

Фрагмент заявки на патент

Физики Кароль Ольшевский и Зыгмунт Вроблевский для хранения сжиженных газов использовали стеклянный ящик с двойными стенками, с откачанным из межстеночного пространства воздухом. Этот контейнер в 1881 году разработал немецкий физик Адольф Фердинанд Вейнхольд.

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. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898) и даже твердый (1899) водород

Мемориальная доска на доме, где жил и работал Рейнольд Бюргер, изобретатель термоса

Первые сосуды Дьюара для коммерческого использования были произведены в 1904 году, когда была основана немецкая компания Термос (нем. Thermos GmbH). Компания Thermos существует и сегодня. Она по-прежнему выпускает одни из лучших в мире термосов. Девиз компании гласит: «Храним тепло. С 1904 года». Фирмой Thermos Bottle Company 3 декабря 1907 г. был получен патент США U.S. Patent 872795 (англ.) на «Сосуд с двойными стенками и вакуумом между ними». Патент оформлен на Рейнольда Бюргера (нем. Reinhold Burger), немецкого изобретателя и производителя стеклянных инструментов. Имя Дьюара в патенте не упоминается. В Германии Рейнольд Бюргер(нем.) считается изобретателем термоса.

Термос в некоторых странах остается зарегистрированным товарным знаком, но в большинстве стран это товарный знак, ставший нарицательным.

Устройство

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

Современные конструкции

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 объемом до 50 л внутренний сосуд крепится только на горловине и она испытывает большие физические нагрузки. Также к ней предъявляются высокие требования по теплопроводности. Т.е. 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 емкостей, до 5 % в сутки – для малых объёмов.

Гелиевые сосуды Дьюара

Схема сосуда Дьюара для гелия

1 – горловина для заливка азота;

2 – головка со штуцерами;

3 – горловина гелиевой емкости;

4 – емкость для жидкого азота;

5 – тепловые экраны;

6 – емкость 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 Дьюаров в которых не используется охлаждение жидким азотом. По утверждениям производителей в таких сосудах Дьюара потери на испарение составляют 1 % в день для емкостей на 100 л.

Азот испаряется из сосуда Дьюара.

Назначение и применение

• В быту и в пищевой индустрии сосуды Дьюара часто применяются для сохранения температуры еды или напитков (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.

Источники

• Burger, R., U.S. Patent 872795 (англ.), «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.

См. также

• Криогеника
• Криостат

Ссылки

• Термосы для дома и офиса
• Технические характеристики, хранение азота в Сосуде Дьюара

Wiki Foundation. 2010.

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

1. 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.
2. Не допускается касаться открытыми частями тела металлических элементов прибора, которые подвергались охлаждению жидким азотом, другими низкотемпературными веществами.
3. Помещение, предназначенное для работы с сосудами Дьюара, должно оборудоваться системой вентиляцией.
4. Хранить емкости необходимо вдали от нагревательных приборов, элементов систем отопления. Не допускается попадание прямых солнечных лучей на изделие.
5. 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:

1. В заправленных сосудах необходимо периодически проверять уровень жидкости. Используют щуп или специальную измерительную линейку.
2. Сливать жидкий азот нужно с использованием специального опрокидывающего приспособления или посредством крионасоса.
3. 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:

1. Вынимание из сосуда контейнеров, слив жидкости.
2. Отогревание прибора в течение 3 суток при комнатной температуре в проветриваемом помещении.
3. Промывка всех частей сосуда водой, нагретой до температуры 75 Со и выше.
4. 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