Сосуд для хранения жидкого кислорода

Сосуд Дьюара СДП-6/60К (кислород)

Сосуд Дьюара промышленный СДП-6/60К предназначен для хранения и транспортирования жидкого кислорода.

подробнее

Сосуд Дьюара СДП-16/60К (кислород)

Сосуд Дьюара промышленный СДП-16/60К предназначен для хранения и транспортирования жидкого кислорода.

подробнее

Сосуд Дьюара СДП-20/60К (кислород)

Сосуд Дьюара промышленный СДП-20/60К предназначен для хранения и транспортирования жидкого кислорода.

подробнее

Сосуд Дьюара СДП-25/60К (кислород)

Сосуд Дьюара промышленный СДП-25/60К предназначен для хранения и транспортирования жидкого кислорода

подробнее

Сосуд Дьюара СДП-35/60К (кислород)

Сосуд Дьюара промышленный СДП-35/60К предназначен для хранения и транспортирования жидкого кислорода

подробнее

Сосуд Дьюара СДП-35/90К (кислород)

Сосуд Дьюара промышленный СДП-35/90К предназначен для хранения и транспортирования жидкого кислорода

подробнее

Сосуд Дьюара СДП-6/32 К

Сосуды Дьюара промышленные СДП – 6/32К предназначены для хранения и транспортирования жидкого кислорода.

подробнее

Источник

Г.И. Абрамов, В.М. Бродянский. Хранение и транспорт ожиженных газов

Для хранения и перевозки жидких кислорода и азота имеются небольшие по емкости сосуды (5-50 л), используемые обычно в лабораторной практике, и крупные (от 100 до 12000 л) – танки и цистерны. В этих сосудах применяется высоковакуумная или порошково-вакуумная изоляция. Сосуды для жидких кислорода и азота можно использовать для жидких воздуха, криптона, ксенона и аргона; ожиженные газы с более высокой температурой кипения обычно хранятся в сосудах с газонаполненной изоляцией.

Стеклянные сосуды: обычно их емкость не превышает 5 л; они выполняются из стекла «пирекс», так как этот сорт стекла устойчив к резким изменениям температуры. Сосуды имеют цилиндрическую или сферическую форму. Схематично стеклянный сосуд показан на рис. 29. В стеклянных сосудах применяется высоковакуумная изоляция; откачка производится диффузионным вакуумным насосом в термошкафу при нагревании заготовки до ~300°С (нагревание необходимо для более интенсивного обезгаживания внутренних стенок сосуда). Остаточное давление воздуха – порядка 10-4 Тор; после откачки трубка 3 запаивается. Для снижения теплопритоков излучением внутренние стенки сосуда серебрятся (реакция «серебрянного» зеркала), для облегчения визуальных наблюдений в зеркальной пленке оставляют продольные прозрачные полосы.

Рис. 29. Стеклянный сосуд для жидких кислорода и азота:

1 – спаянные внутренняя и наружная труба; 2 – высоковакуумная изоляция;

3 – трубка для откачки (запаянная после откачки); 4 – криогенная жидкость.

Металлические сосуды: имеются сосуды емкостью от 5 до 200 л. До сравнительно недавнего времени они изготовлялись из меди с полированными поверхностями и высоковакуумной изоляцией. устройство такого сосуда показа-но на рис. 30. Характеристика выпускаемых отечественной промышленностью сосудов Дьюара дана в табл. 3-1.

Рис. 30. Металлический сосуд Дьюара для жидких азота и кислорода: 1 – внутренний шар; 2 – наружный шар; 3 – горловина; 4 – адсорбент; 5 – штуцер для откачки; 6 – защитный кожух; 7 – фетровые проставки.

Металлические сосуды Дьюара служат 1-2 года, после чего необходимо возобновить вакуум и сменить адсорбент. В нашей стране разработан ряд сварных алюминиевых сосудов двух основных видов с вакуумно-порошковой изоляцией: сферических и цилиндрических со сферическими крышками и узкой горловиной, а также цилиндрических со сферическим днищем, открытых сверху (наподобие стакана). [Применение вакуумно-порошковой изоляции позволяет снизить испаряемость до 0,5-1,0% в сутки.] Сварные сосуды более прочны (и в то же время легче), изготовление их не связано с применением дефицитной меди; при ухудшении вакуума он может быть сравнительно легко восстановлен, так как откачка производится одним форвакуумным насосом (остаточное давление порядка 10-2 Тор). В лабораторной практике широко применяются сосуды АСД-15 и АСД-25 – алюминиевые сосуды Дьюара емкостью 15 и 25 л; в этих сосудах используется в качестве порошково-вакуумной изоляции аэрогель с бронзовой пудрой, испаряемость по азоту не превышает 25-30 г/ч.

Таблица 3-1

В семидесятые годы в нашей стране и за рубежом стали делать небольшие (до 50 дм3) сосуды для хранения и транспортирования жидких азота и кислорода с экранно-вакуумной теплоизоляцией. Фирма Линде – ведущая в США по производству таких сосудов – выпускает их объемом 10-3000 дм3. Испаряемость кислорода н азота из таких сосудов составляет около 0,5-1% в сутки. Для удобства монтажа многослойной изоляции сосуды имеют цилиндрическую форму; эллиптические днища внутреннего сосуда для этой же цели снаружи закрыты плоскими ложными днищами. В нижней части сосуда устанавливается опора, служащая для фиксации внутреннего сосуда от боковых перемещений. Многослойная изоляция выполнена из алюминиевой фольги толщиной 0,01 мм и стеклобумаги СБР-М толщиной 0,05 мм. После монтажа многослойной изоляции межстенное пространство заполняется перлитовой пудрой и откачивается через размещенный в верхней части в виде кольца коллектор.

В последнее время в нашей стране и за рубежом ведутся научно-исследовательские работы по созданию сосудов для хранения криогенных жидкостей из пластика. Пластик позволит заменить дефицитный металл; в некоторых случаях, например при проведении низкотемпературных электротехнических исследований, применение металлических сосудов невозможно. Исследователи в основном базируются на использовании стеклопластиков, созданы некоторые опытные образцы сосудов.

В настоящее время ведутся работы по использованию жидкого фтора (температура кипения при 1 ата – 85K) как окислителя в ракетных двигателях. Фтор является самым активным окислителем, поэтому требуются специальные меры предосторожности на случай воспламенения деталей арматуры. Фтор – сильный яд, и для любых операций с ним требуются соответствующие защитные приспособления. Сосуды, применяемые для хранения и перевозки жидкого фтора, имеют защитную ванну с жидким азотом, предотвращающим испарение фтора. Эти сосуды состоят из трех оболочек: во внутренней находится фтор, в средней – жидкий азот, а пространство между наружной оболочкой и азотной ванной заполнено перлитом или аэрогелем под вакуумом. Материал контейнеров – монель, сталь типа 18-8, алюминий. На металл нанесено защитное покрытие в виде пленки фтористых соединении.

Для хранения и транспортирования больших количеств жидких азота и кислорода служат танки (сферические сосуды диаметром 1300-2500 мм) и цистерны.

Для теплоизоляции танков и цистерн применяется газонаполненная изоляция (минеральная вата, мипора и др.), а также порошково-вакуумная изоляция.

Сферический тонкостенный медный или латунный внутренний сосуд подвешивается на цепях внутри кожуха; между ними изоляция. Наполнение и опорожнение танка производится через специальный вентиль. Наполнение можно также производить через трубку, опущенную с верхней крышки до дна. Танк рассчитан на давление до 1,5-2,0 атм; на случай повышения давления имеется предохранительный клапан.

Необходимое для переливания жидкости избыточное давление создается посредством испарения небольшой части жидкости в испарительном змеевике, расположенном при температуре окружающей среды. Образующийся пар поступает в верхнюю часть сосуда и выдавливает жидкость. На танке устанавливается манометр и указатель уровня. Устройство транспортных и стационарных танков в принципе не отличаются. Через каждые 6-12 месяцев танки отогреваются и продуваются горячим воздухом, после чего их промывают от масла, заносимого в небольшом количестве с жидким кислородом. Если в танке применяется газонаполненная изоляция, то для уменьшения увлажнения производится непрерывная продувка ее потоком испаряющегося газа, отводимого в изоляцию по трубке. Основные размеры танков приведены в табл. 3-2.

Таблица 3-2

Следующая страница: Сосуды для хранения и перевозки ожиженных газов. Сосуды для жидких водорода и гелия

Источник

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 счет 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 твердый (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 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 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

Пара 250-литровых сосудов Дьюара с жидким гелием.

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).

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.

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

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)

Источник