Сосуд для транспортировки азота
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
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. Об этом и пойдет речь.
Заправка сосуда Дьюара
Заправка сосуда Дьюара производится при помощи специального переливного устройства. Жидкий азот переливают из сосуда в сосуд через широкую воронку. Устройство переливного шланга основано на эффекте «газ-лифт». При заправке никаких дополнительных устройств не требуется.
Для сосуда определенного объема используют шланг соответствующего размера. Он должен доходить до дна емкости. Для заправки емкостей одинакового объема, но с разным диаметром горловины, можно использовать одно переливное устройство и дополнительные уплотнители.
Брызги жидкого азота могут обжечь кожу при заправке, поэтому соблюдайте меры предосторожности:
- Не заглядывайте в емкость, чтобы определить степень заполнения. Воспользуйтесь специальной линейкой. Сосуд считается заполненным, если появились первые брызги жидкости.
- Используйте специальные перчатки.
- С особой осторожностью заправляйте теплые или отогретые сосуды Дьюара.
- Вводить линейку или другие инструменты в емкость нужно крайне аккуратно, чтобы жидкость не «закипела», соприкасаясь с теплыми предметами.
Заправленные и пустые сосуды необходимо максимально аккуратно перемещать и транспортировать, чтобы не допустить их разгерметизации.
Правила транспортировки
Если вы планируете перевозить сосуды Дьюара, заполненные жидким азотом, то первым делом нужно обратиться к Приказу Минтранса РФ № 73 от 08.08.1995 г. Согласно данному закону, объемы жидкого азота, не превышающие 333 кг, не относятся к опасным грузам, и ограничений по их перевозке нет.
Помимо этого, есть элементарные правила безопасности, которыми нельзя пренебрегать во время перевозки жидкого азота в сосудах Дьюара:
- перевозимые сосуды должны быть надежно закреплены в вертикальном положении;
- все емкости должны быть изолированы друг от друга;
- запрещено курить и пользоваться открытым огнем вблизи транспорта, перевозящего жидкий азот;
- перед транспортировкой важно убедиться, что криогенная жидкость стравливается из сосуда;
- изделия нельзя ронять или подвергать механическому воздействию.
Если вы будете соблюдать меры предосторожности при заправке емкостей, то избежите травм и ожогов, а также продлите эксплуатационный ресурс сосуда.
Как правильно хранить сосуд Дьюара
Считается, что оптимальные условия для хранения заполненного промышленного термоса создаются в морозильной камере. Все верно, ведь при таком хранении проще всего поддерживать нужную температуру, уровень влажности и циркуляцию воздуха. Если такая возможность отсутствует, подойдет неотапливаемое производственное помещение с искусственным освещением, но без доступа прямых солнечных лучей. Важно, чтобы в выбранном помещении работала система приточной вентиляции, обеспечивающая постоянную подачу чистого воздуха, так как в большой концентрации испарения жидкого азота могут быть токсичны.
На что обратить внимание при хранении
Любой сосуд Дьюара должен быть закрыт специальной крышкой, которая обеспечивает необходимое стравливание излишков азота. Не допускается плотно закупоривать емкости инородными пробками или предметами.
Если выявлено образование снежной корки на горловине, это может свидетельствовать о разгерметизации сосуда. В таком случае его необходимо срочно опорожнить, отогреть и вызвать мастера для консультации.
Соблюдайте технику безопасности при хранении, заправке и транспортировке сосудов Дьюара. Так вы продлите срок их службы и избежите травм при контакте с криогенными жидкостями.
Рекомендуем
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
Цена
в валюте производителя /
в рублях
Thermo FS Криоконтейнер 1,5 л, Arctic Express 5 | |||||||||
CY50915 | 232 538,= 2 468,= EUR | ||||||||
Предназначен для транспортировки биологически безопасных образцов при температуре жидкого азота. Внутри контейнера абсорбирующий материал Вместимость жидкого азота, л — 1,5; Комплект поставки: криоконтейнер, транспортировочный контейнер. Аксессуары и опции: криошланги, криощипцы, криомаркеры, криоэтикетки, криоштативы, криосоломины, гоблеты и визотубы, сливной кран, пробоотборник, | |||||||||
Corning (BioCision) Криоконтейнер 3 л, для краткосрочного хранения, CryoPod Carrier | |||||||||
243354-001 | По запросу По запросу | ||||||||
Контейнер CryoPod — это безопасное и надежное решение для транспортировки биообразцов при температуре ниже -150 °С. Его можно переносить вручную, поэтому он идеально подходит для транспортировки биообразцов в лаборатории и по территории биобанка или клиники.
| |||||||||
Thermo FS Криоконтейнер 4,3 л, Arctic Express 10 | |||||||||
CY50905 | 266 181,= 2 825,= EUR | ||||||||
Предназначен для транспортировки биологически безопасных образцов при температуре жидкого азота. Внутри контейнера абсорбирующий материал Вместимость жидкого азота, л — 4,3; Комплект поставки: криоконтейнер, транспортировочный контейнер. Аксессуары и опции: криошланги, криощипцы, криомаркеры, криоэтикетки, криоштативы, криосоломины, гоблеты и визотубы, сливной кран, пробоотборник, | |||||||||
Thermo FS Криоконтейнер 10 л, Arctic Express 20 | |||||||||
CY50910 | 665 524,= 7 062,= EUR | ||||||||
Предназначен для транспортировки биологически безопасных образцов при температуре жидкого азота. Внутри контейнера абсорбирующий материал Вместимость жидкого азота, л — 10,0; Комплект поставки: криоконтейнер, транспортировочный контейнер. Аксессуары и опции: криошланги, криощипцы, криомаркеры, криоэтикетки, криоштативы, криосоломины, гоблеты и визотубы, сливной кран, пробоотборник, | |||||||||
Thermo FS Криоконтейнер 10 л, Arctic Express IATA | |||||||||
CY50920 | 682 346,= 7 241,= EUR | ||||||||
Криоконтейнер Arctic Express IATA предназначен для транспортировки потенциально опасных биологических материалов; специально разработан для Вместимость жидкого азота, л — 10,0; Комплект поставки: криоконтейнер, транспортировочный контейнер. Аксессуары и опции: криошланги, криощипцы, криомаркеры, криоэтикетки, криоштативы, криосоломины, гоблеты и визотубы, сливной кран, пробоотборник, | |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 1 л, пластик | |||||||||
4150-1000шт | 18 537,= 197,= EUR | ||||||||
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 1 л, пластик, 4 шт/уп | |||||||||
4150-1000 | 74 148,= 787,= EUR | ||||||||
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 2 л, пластик | |||||||||
4150-2000шт | 22 045,= 234,= EUR | ||||||||
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 2 л, пластик, 2 шт/уп | |||||||||
4150-2000 | 44 088,= 468,= EUR | ||||||||
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 4 л, пластик | |||||||||
4150-4000шт | 21 581,= 229,= EUR | ||||||||
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 4 л, пластик, 2 шт/уп | |||||||||
4150-4000 | 43 161,= 458,= EUR | ||||||||
| |||||||||
Гелиймаш Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 6 л, d горла 58 мм, 6 канистр, СДС-6-2 | |||||||||
СДС-6-2 | 31 332,= 31 332,= RUB | ||||||||
Для непродолжительного хранения и транспортировки образцов.
| |||||||||
Гелиймаш Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 6 л, d горла 58 мм, 6 канистр, СДС-6М | |||||||||
СДС-6М | 33 432,= 33 432,= RUB | ||||||||
Для непродолжительного хранения и транспортировки образцов.
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 10 л, d горла 50,8 мм, 6 канистр, Dual Arctic Express 10 | |||||||||
CK50920 | 227 449,= 2 414,= EUR | ||||||||
Могут использоваться в качестве сосуда для азота, криохранилища для образцов или транспортного контейнера.
Аксессуары и опции: криошланги, криощипцы, криомаркеры, криоэтикетки, криоштативы, криосоломины, гоблеты и визотубы, сигнализация низкого уровня жидкого азота, подставка на колесах. | |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 10 л, пластик | |||||||||
4150-9000 | 39 731,= 422,= EUR | ||||||||
| |||||||||
Гелиймаш Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 16 л, d горла 58 мм, 6 канистр, СДС-16 | |||||||||
СДС-16 | 43 344,= 43 344,= RUB | ||||||||
Для длительного, стационарного хранения материалов и жидкого азота.
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 18,5 л, d горла 56 мм, 6 канистр, Dual Arctic Express 19 | |||||||||
CK50921 | 261 375,= 2 774,= EUR | ||||||||
Могут использоваться в качестве сосуда для азота, криохранилища для образцов или транспортного контейнера.
Аксессуары и опции: криошланги, криощипцы, криомаркеры, криоэтикетки, криоштативы, криосоломины, гоблеты и визотубы, сигнализация низкого уровня жидкого азота, подставка на колесах. | |||||||||
Гелиймаш Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 20 л, d горла 58 мм, 6 канистр, СДС-20 | |||||||||
СДС-20 | 50 904,= 50 904,= RUB | ||||||||
Для длительного, стационарного хранения материалов и жидкого азота.
| |||||||||
Thermo FS Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 28 л, d горла 97 мм, 6 канистр, Dual Arctic Express 28 | |||||||||
CK50922 | 315 233,= 3 345,= EUR | ||||||||
Могут использоваться в качестве сосуда для азота, криохранилища для образцов или транспортного контейнера.
Аксессуары и опции: криошланги, криощипцы, криомаркеры, криоэтикетки, криоштативы, криосоломины, гоблеты и визотубы, сигнализация низкого уровня жидкого азота, подставка на колесах. | |||||||||
Гелиймаш Сосуд Дьюара для транспортировки образцов, 35 л, d горла 58 мм, 6 канистр, СДС-35 | |||||||||
СДС-35 | 59 640,= 59 640,= RUB | ||||||||
Для длительного, ст? | |||||||||
