Температура азота в сосуде дьюара

Сосуд Дьюара или промышленный термос: все, что вы хотели о нем узнать

В наши дни сосуды Дьюара эксплуатируют повсеместно: в промышленности, медицине, ветеринарии, косметологии, при организации разнообразных шоу. Они предназначены для хранения криогенных жидкостей, а также для транспортировки биоматериалов при постоянной температуре.

Рассказываем, что собой представляет сосуд Дьюара, кем и когда он был изобретен и какую пользу приносит в разных сферах применения.

История создания

Устройство первого сосуда было разработано в конце 19 века шотландским физиком – сэром Джеймсом Дьюаром. Отсюда и название изделия. Именно шотландцу принадлежит идея колбы с двойными стенками и узкой горловиной, которая обеспечивает постоянство температуры помещенных внутрь веществ. Аналогичная конструкция используется и сегодня.

В этом достаточно нехитром устройстве ученому удавалось сохранять жидкий и твердый водород.

Первыми, кто осознали истинную ценность емкостей и наладили производство для их продажи, стали учредители немецкой компании «Термос». Именно они в 1907 году запатентовали «Сосуд с двойными стенками и вакуумом между ними». Стоит отметить, что фамилия Дьюара в патенте даже не упоминается.

Современный сосуд Дьюара: что это за «зверь»

На самом деле, большинство людей знакомы с подобными емкостями еще с детства, ведь бытовым аналогом промышленного сосуда Дьюара является обычный термос. Устройство промышленного сосуда и бытового термоса очень схожи, как и их назначение. Обе емкости призваны сохранять температуру помещенных в них веществ. Конструкция их проста и гениальна — «сосуд в сосуде».

Температура азота в сосуде дьюара

Принцип работы сосуда Дьюара прост: температура сохраняется за счет хорошей теплоизоляции и протекающих химических процессов, например, кипения вещества. Этот нюанс выгодно отличает данные емкости от ближайших конкурентов — термостатов и криостатов.

Примечательно, что сосуд Дьюара способен только сохранять температуру, поэтому перед размещением в нем определенного вещества, последнее нужно нагреть или охладить до требуемой температуры.

Где и для чего используют изобретение Дьюара сегодня

Жидкий азот применяют во многих сферах от косметологии до промышленности, везде, где требуется хранение криогенной жидкости.

Основные сферы использования емкостей:

Медицина и ветеринария. Жидкий азот необходим для транспортировки биологических материалов. Для этих целей выбирают сосуды, укомплектованные специальными канистрами.
Косметология. Сегодня азот используют для проведения криопроцедур, удаления папиллом и бородавок. Для его хранения в косметических кабинетах используют сосуды Дьюара.
Кулинария.
Криогенные шоу и прочие развлекательные мероприятия.
Промышленность, автомастерские. Здесь преимущество отдают моделям с широкой горловиной, поскольку в них удобнее погружать отдельные инструменты или детали.

Температура азота в сосуде дьюара

Сегодня на рынке представлено множество сосудов, поэтому выбор не всегда прост. Главными критериями выбора выступают вместительность сосуда, диаметр горловины и время испарения жидкого азота.

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.

Источник

жидкий азот

Жидкий азот это вещество азот N2 в жидком состоянии при экстремально низкой температуре -196C (77.35K) при давлении 101,3кПа. Зависимость температуры кипения жидкого азота от давления представлена в Таблице 2. Жидкий азот не обладает цветом и запахом. При контакте с воздухом жидкий азот поглощает из него кислород, образуя раствор кислорода в азоте в связи с чем температура кипения смеси постепенно меняется.

Температура жидкого азота может быть понижена до точки замерзания -210С (63К) при создании необходимого разряжения над его поверхностью. Разряжение достигают путем откачки емкости с жидким азотом вакуумным насосом соответствующей производительности.

Плотность жидкого азота при давлении при давлении 101,3кПа составляет 808кг/м3. Зависимость плотности жидкого азота от давления представлена в Таблице 3.

Жидкий азот получают путем ожижения атмосферного воздуха с дальнейшим его разделением на ректификационной колонне, либо ожижением газообразного азота, полученного с помощью мембранного, либо сорбционного метода разделения воздуха. В атмосферном воздухе содержание газообразного азота составляет 75,6 % (по массе) или 78,084 % (по объёму).

Таблица 1. Марки жидкого азота классифицируют в соответствии с ГОСТ 9293-74.

Марка азота / состав
	Особой чистоты (ОСЧ)		Повышенной чистоты		Технический
	1-й сорт	2-й сорт	1-й сорт	2-й сорт	1-й сорт	2-й сорт
Объемная доля азота, %, не менее	99,999	99,996	99,99	99,95	99,6	99,0
Объемная доля кислорода, %, не более	0,0005	0,001	0,001	0,05	0,4	1,0

хранение жидкого азота Для хранения жидкого азота используются специальные емкости с вакуумной изоляцией. Небольшие емкости для хранения жидкого азота емкостью менее 50л называют сосудами Дьюара, емкости большего объема называют криогенными сосудами, криогенными емкостями и цистернами. При хранении азот испаряется, наиболее качественные емкости характеризуется минимальным значением его испарения. Для криогенных сосудов типичные потери продукта составляют 1-2% в сутки, для сосудов Дьюара 0,2-0,3% в сутки.

Жидкий азот используют для охлаждения различных объектов и для газификации. Газификация жидкого азота позволяет существенно сократить издержки на доставку газообразного азота потребителю. Для газификации жидкого азота используются специальные сосуды газификаторы различных модификаций и азот марки ОСЧ. Для охлаждения достаточно технического азота, т.к. для охлаждения различных объектов как правило отсутствуют требования на чистоту азота. Под чистотой азота понимается степень содержания в нем кислорода.

Таблица 2. Давление насыщенных паров азота при температурах 20-126К

Т, К	p, гПа	Т, К	p, МПа
над кристаллом		над жидкостью
20,0	1,44×10-10	63,15*	0,0125*
21,2	1,47×10-10	64	0,0146
21,6	3,06×10-10	66	0,0206
22,0	6,13×10-10	68	0,0285
22,5	1,59×10-9	70	0,0386
23,0	3,33×10-9	72	0,0513
24,0	1,73×10-8	74	0,0670
25,0	6,66×10-8	76	0,0762
26,0	2,53×10-7	77,36**	0,1013**
26,4	4,26×10-7	80	0,1371
30,0	3,94×10-5	82	0,1697
37,4	1,17×10-2	84	0,2079
40,0	6,39×10-2	86	0,2520
43,5	1,40×10-1	88	0,3028
49,6	3,49	90	0,3608
52,0	7,59	92	0,4265
54,0	13,59	94	0,5006
56,0	23,46	96	0,5836
58,0	39,19	98	0,6761
60,0	69,92	100	0,7788
62,0	98,11	102	0,8923
		104	1,0172
		106	1,1541
		108	1,3038
		110	1,4669
		116	2,0442
		120	2,5114
		124	3,0564
		126,2 ***	3,4000***

Примечание: * – тройная точка; ** – точка нормального кипения; *** – критическая точка

Таблица 3. Плотность жидкого азота в диапазоне температур 63-126К

Т, К	ρ, кг/м3
63,15	868,1
70	839,6
77,35	807,8
80	795,5
90	746,3
100	690,6
110	622,7
120	524,1
126,25	295,2

Таблица 4. Приблизительный расход жидкого азота на охлаждение некоторых металлов

Хладагент	Температурный интервал охлаждения металла, К	Расход хладагента, л на 1 кг металла
Хладагент	Температурный интервал охлаждения металла, К	Алюминий	Нержавеющая сталь	Медь
При использовании теплоты парообразования
Жидкий азот	300 до 77	1,0	0,53	0,46
При использовании теплоты парообразования и теплоемкости пара
Жидкий азот	300 до 77	0,64	0,34	0,29

Таблица 5. Основные физические свойства жидкого азота

Параметр, свойство		Азот
Температура кипения, К		77,36
Критическая точка	Температура Ткр, К Давление ркр, МПа Плотность ρкр, кг/м3	126,6 3,398 304
Тройная точка	Температура Ттр, К Давление ртр, кПа	63,15 12,53
Плотность ρ, кг/м3: пара жидкости		4,54 808
Уд. Теплоёмкость пара Ср, кДж/(кг°К): жидкости		0,190 1,97
Теплота парообразования r, кДж/кг кДж/л		197,6 159,6
Отношение разницы энтальпий газа при Т=300К и Т=4,2К к теплоте парообразования, Δi/r		1,2
Коэф. теплопроводности λ, мВт/(м°К) пара жидкости		7,62 136
Диэлектрическая постоянная жидкости		1,434
Газ при нормальных условиях (t= 0 °C, p=101,325кПа)
Плотность ρ, кг/м3 Уд. теплоёмкость Ср, кДж/(кг°К) Коэф. теплопроводн. λ, мВт/(м°К) Объем насыщенного пара из 1 л жидкости: Объем газа из 1 л жидкости:		1,252 1,041 23,96 178 646
Молярная масса μ,кг/моль Газовая постоянная R, Дж/(кг°К) Показатель адиабаты γ= Cp/C		28,2 296,75 1,4

Источник

Правила эксплуатации криожидкости (жидкий азот), сосудов, переливных устройств и крионаборов

Жидким азотом называют криогенную жидкость без запаха и цвета. Температурный показатель криожидкости – 196 ºС.

Жидкий азот безопасен только в том случае, если при работе с данной криогенной жидкостью и емкостью, в которую она помещена, соблюдать определенные требования:

Хранение и перемещение сосуда (даже пустого) производится только в вертикальном положении.
При работе и перевозке сосуда избегать резких толчков и ударов по ёмкости.
Плотное закрытие горловины сосуда при помощи посторонних предметов и пробок – запрещено! Разрешено использование только штатных крышек, которые препятствуют образованию ледяной корочки на горлышке, на внешней поверхности сосуда.
Сосуд желательно заполнять используя специальное приспособление вроде гибкого металлорукава или спец. устройства для переливания. Период хранения жидкого азота от 54 до 213 суток.
Если вы заполняете теплый сосуд, то требуется переливать продукт медленно и соблюдая все правила, не допуская сильного испарения и брызг жидкости.
При переливе жидкого азота важно не допускать попадания капель жидкости на внешнюю поверхность сосуда. Если жидкий азот все-таки пролился, через 24ч необходимо проверить и убедиться, что на горловине отсутствует обледенение перед тем, как использовать сосуд снова, и перед установкой оборудования для перелива криогенного продукта.
Не рекомендуется располагать сосуд около обогревательных приборов и под солнечными лучами.
Кабинет, в котором находятся сосуды Дьюара с жидким азотом, должна регулярно проветриваться, т.к. азот постоянно испаряется и вытесняет кислород, что может привести к кислородной недостаточности и асфиксии.
Не следует заполнять азотом емкость, потерявшую вакуум. Вакуумную потерю можно обнаружить так: наблюдайте за тем, образуется ли иней на внешней части сосуда.
Если на внешней поверхности сосуда имеются повреждения или Вы обнаружили обмерзание, то важно очистить емкость от криопродукта. Запрещается самостоятельно заниматься ремонтом.
Запрещается опускать в сосуд посторонние предметы (вату, палочки для криомассажа и др.). Инородный предмет внутри сосуда – одна из причин его порчи.

При использовании жидкого азота запрещено:

1. Хранить криожидкость в ёмкостях, не предназначенных для криогенных жидкостей

Для малых объемов жидкого азота специалисты используют специальные термосы на 1 литр и Сосуды Дьюара объемом от 6 до 50 литров.

Если азот используется постоянно и в больших объёмах, то для этого него необходимы криогенные цистерны, ёмкости, резервуары.

2. Допускать продолжительного соприкосновения жидкого азота с кожей

Если криопродукт оказывается на участке кожи, то он пропадает и не приносит вреда.

Однако, при долгом контакте участков кожи с жидким азотом человек может получить сильный ожог.

В момент соприкосновения с азотом на коже формируется изолирующая защитная оболочка из пара на доли секунды. Следовательно, на представлениях и при организации экспериментов с продуктом, специалисты не допускают соприкасания кожи с жидким азотом дольше, чем на секунду.

Так же, нельзя, чтобы жидкий азот попадал на одежду или украшения, находящиеся на частях тела человеке. В этом случае человек получает моментальный ожог.

3. Пить криопродукт

Это может привести к внутренним ожогам и к летальному исходу.

Кроме того, когда жидкий азот переходит в газообразное состояние, то он увеличивается в 700 раз, и при попадании в организм человека, азот может привести к разрыву внутренних органов.

Работа с переливным устройством для Сосудов Дьюара “Диоксид”

Работа с переливным устройством типа ПУ

1. Перед установкой переливного устройства на сосуде Дьюара следует проверить надлежащий уровень зажима и правильную высоту установки резинового уплотнителя. Уплотнитель из резины должен быть выставлен нужной высоты, а также работник должен затянуть хомуты так, чтобы переливное устройство не смещалось.

2. При установке переливного устройства на сосуд Дьюара:

Теплообменники погружаются в жидкий азот;
Посредством резинового уплотнителя происходит герметизация горлышка сосуда,
Возникает давления из-за испарения криогенной жидкости;
Происходит рост давления в емкости, и осуществляется подача жидкого азота через переливную установку

Важно наблюдать за уровнем азота в емкости. В случае, если криожидкости мало и теплообменник не в азоте, то переливное оборудование действовать не станет.

Если азота в Сосуде Дьюара достаточно, но процесс перелива прекратился, необходимо вынуть переливное устройство из сосуда Дьюара и дать теплообменнику отогреться до комнатной температуры. Отогрев теплообменника должен происходить естественным путем. Нельзя, чтобы теплообменник находился вблизи открытых источников тепла.

Строение переливного устройства типа ПУ

1. Корпус
2. Переливная трубка
3. Резиновый уплотнитель
4. Щиток
5. Рукоятка
6. Наконечник – переходник
7. Теплообменник
8. Фильтр

Работа с переливным устройством типа YDB

1. Перед установкой переливного устройства типа YDB на Сосуд Дьюара необходимо:

установить переливной металлорукав на переливное устройство и загерметизировать резьбовой соединение металлорукава фум-лентой во избежание потери криопродукта ;
проверить вентиль выдачи жидкости и клапан газосброса: вентиль выдачи криожидкости должен быть закрыт, а клапан газосброса – открыт;
выставить уплотнительный штуцер на нужную высоту и зафиксировать его путем закручивания верхней гайки;

2. При установке переливного устройства на сосуд Дьюара:

вы погружаете корпус переливного устройства в Сосуд Дьюара до уплотнительного штуцера;
закручиваете нижнюю гайку штуцера, чтобы осуществить герметизацию горловины;

3.Для осуществления перелива жидкого азота необходимо:

закрыть клапан газосброса и открыть вентиль выдачи жидкости;
начать качать помпу.

После захолаживания корпуса переливного устройства и металлорукава (обычно на это уходит до 1 минуты) начинается подача жидкого азота.

4. Чтобы поддерживать процесс перелива жидкого азота необходимо периодически подкачивать помпу.

5. Для остановки перелива: откройте клапан газосброса и, после того, как жидкость перестанет переливаться – закройте вентиль выдачи жидкости.

6. Если промежутки между переливами короткие (около 20 минут), Вы можете оставить переливное устройство на сосуде Дьюара в подготовленном состоянии (предварительно открыв клапан газосброса). Не рекомендуется оставлять YDB установленным на сосуде Дьюара на длительное время в связи увеличением потерь продукта.

Важно! При работе с переливным устройством следите за уровнем давления. Для определения уровня давления на переливном устройстве установлен манометр. Не допускайте рост давления выше 0,06 Мпа! Чрезмерное избыточное давление может привести к разрушению сосуда или даже к его взрыву!

Строение переливного устройства типа YDB

1. Помпа
2. Теплообменник
3. Манометр
4. Клапан газосброса
5. Вентиль выдачи жидкости
6. Корпус
7. Уплотнительный штуцер
8. Переливной металлорукав

Работа с крионабором

1. Термос

Термос для азота надлежит применять, чтобы сделать мед. и косметологические процедуры наиболее удобным. Из сосудов Дьюара жидкий азот переливают в термос при помощи переливного устройства.

Также применение термоса отличное решение для выступлений и экспериментов.

Запрещается! Во избежание взрывов вплотную закрывать крышку термоса и при нахождении в нем жидкого азота.

2. Криомассажная палочка

Предназначена для осуществления массажа жидким азотом. На конце палочки имеются насечки, которые позволяют плотно закреплять ватные тампоны. Перед проведением процедуры специалист опускает кончик аппликатора с ватным тампоном в азот, а затем проводит палочкой по массажным линиям лица.

3. Криохирургический инструмент Криостик

Необходим для проведения криодеструкции – удаления родинок, бородавок, папиллом.

Криохирургический инструмент имеет 3 вида наконечников различного вида. Специалист пользуется тем наконечником, который по диаметру оптимально подходит для удаления новообразования.

Для осуществления процесса криодеструкции, наконечники опускают в жидкий азот, и затем быстро прикладывают к нежелательному новообразованию. Внутриклеточные и межклеточные жидкости патологических тканей замораживаются, клетки гибнут, и происходит разрушение новообразования.

После процедуры постепенно на месте разрушенных патологических тканей появляются здоровые.

Источник