Сосуд дьюара как закрывать
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
Азот испаряется очень быстро за 4 дня, пробка самодельная из пенопласта Rafail 4 года назад Никакой, или очень лёгкой, так чтобы давление испаряющегося азота легко могло приподнять эту пробку и тем самым избыточное давление в сосуде Дьюара сбрасывалось. Если сосуд Дьюара закрыть более или менее герметичной пробкой, то испарение азота не прекратится, и внутри сосуда вырастет давление. На скорости испарения это никак не скажется, так как оно определяется скоростью поступления (просачивания) тепла внутрь сосуда, что, в свою очередь, зависит только от конструкции и состояния сосуда. Но возросшее давление может привести к повреждению сосуда Дьюара. Вам не повезло, у Вас просто плохой сосуд Дьюара. Когда-то я работал с 15 литровыми сосудами Дьюара с жидким азотом, азот из них испарялся за неделю. автор вопроса выбрал этот ответ лучшим зелпти 4 года назад Прежде, чем что-то новое сделать, я стараюсь подсмотреть как это делают другие. Нашла видео, где эксперимент с использованием сосуда Дьюара ставит любознательный ведущий Галилео. Может быть в этом ролике и можно найти подсказку. Во всяком случае можно наглядно представить что это за сосуд. Ладлен 4 года назад Например у нас для работы использовалась алюминиевая пробка на сосуде Дьюара. Она просто прикрывала сосуд не плотно. Но раньше например пробки делали именно из пробкового дерева. А сейчас также их изготовляют и из особого вида пластмассы. Главное чтобы пробка обладала как можно меньшей теплопроводностью, так как именно через пробку и происходит передача тепла. Да еще один важный момент что горловина имеет маленькое сечение и пробка тоже соответственно тоже имеет маленькое сечение. Да и еще для конкретных работ применяется именно алюминиевые пробки. Так как часто приходится набирать жидкий азот и у нас на фабричном сосуде Дьюара пробка выглядела как крышка и была прикреплена на цепочке. Топоров Виктор Алексеевич 4 года назад Это смотря какой “дьюар”. Если маленький, на несколько литров, то 4 дня это еще хорошо! Можно попробовать поместить, этот сосуд в самодельный короб из толстого пенопласта, так, что бы он поместился там полностью, но не просторный, и закрывался плотно, но не герметично. Главное тут исключить натечку воздуха внутрь короба из теплого помещения. Вытекающий из Дьюара холодный воздух будет скапливаться в коробе, снижая температуру снаружи сосуда и, тем самым, способствовать меньшему испарению. Пробка у Дьюра не герметичная, теплоизолирующая (это уже ответили). Еще можно попробовать термос с вакуумной колбой, если требуется небольшая емкость. Только не забудьте пробку заменить у термоса на негерметичную. Людмила Козина 4 года назад Сосуд Дьюара предназначен для транспортировки и хранения криогенных продуктов – азота, аргона… И представляет собой сосуд Дьюара “сосуд в сосуде” с заизолированным межстенным пространством. Горловина сосуда закрывается крышкой с пробкой, которая опускается на всю длину горловины. Пробки изготавливают из теплоизоляционных материалов – раньше применялась кора пробкового дерева, которое стали заменять пенопластом. Для хранения очень холодных жидкостей (жидкость азота, температура которого около – 200 С) применяется алюминиевая пробка. На пробку в сосуде Дьюара приходятся наибольшие тепловые потери. Veolla 4 года назад Всемрекомендую пробку, которая исключительно себя хорошо зарекомендовала – это пенопластовая пробка для сосуда Дьюара. Такая пробочка. будет очень лёгкой и негерметичной, самый раз, что необходимо. А с герметичной пробкой, сосуд может лопнуть. jar-ohty 4 года назад Пробка должна быть: а) Неплотной и АБСОЛЮТНО газопроницаемой. Иначе дьюар просто разорвет, когда попадающий внутрь влажный воздух вызовет обмерзание зазора между пробкой и горловиной. б) Она должна плохо проводить тепло сама по себе. Пенопласт для этого идеально подходит, лучше всего — плотный желтый, а не полистироловый. в) Она должна быть длинной. Но в вашем случае, может быть, сам дьюар не очень хорош? Kin963 4 года назад Пробка для сосуда Дьюара должна быть очень лёгкая и не герметичная, потому что азот испаряется, и в сосуде значительно увеличивается давление. Это избыточное давление должно легко без проблем приподнимать крышку и сбрасываться. Если будет герметичная крышка, то давление вырастет в сосуде до критического, и сосуд Дьюара получит повреждения, несопоставимые с дальнейшей работой. TextExpert 4 года назад Сама конструкция такого сосуда (стенка из двух слоев, воздух откуда выкачан) предусматривает все-же доступ тепла в сосуд и испарение его содержимого, поскольку вакуум между стенками не создашь… Поэтому либо крышка должна легко приподниматься, либо должен быть клапан, через который, собственно, газ и будет “стравливаться”. DenisKoro 4 года назад Должно соблюдаться два условия. Ведь зачем нужен сосуд Дьюара, чтобы оттуда выходила избыточное давление. Значит пробка должна чуточку приподниматься, а значит это должна быть очень лёгкая и не особо герметичная (если это возможно) пробка. Материал – на выбор. Знаете ответ? |
Источник
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