Сосуд Дьюара
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, кипения). В этом основное отличие сосуда Дьюара от термостатов и криостатов.
История изобретения
Первый контейнер для хранения сжиженных газов был разработан в 1881 году немецким физиком . 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.
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. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898) и даже пытался получить твёрдый (1899) водород.
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
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
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 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.
Назначение и применение
- Для сохранения температуры еды и напитков используются бытовые сосуды Дьюара — термосы.
- В лабораториях и в промышленности сосуд Дьюара используется для хранения , 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
- Хранить тепло и холод: Термос, Популярная механика — 2005, № 3. Дата обращения: 26 августа 2009. Архивировано 30 июля 2009 года.
- А. ВАСИЛЬЕВ, Университеты Польши, КВАНТ, 2005, № 4
- К. Мендельсон. На пути к абсолютному нулю. — Рипол Классик. — С. 52. — ISBN 9785458327268. Архивировано 21 января 2015 года.
- Classic Kit: Dewar’s flask, Chemistry World, August 2008, Vol 5, No 8. Дата обращения: 26 августа 2009. Архивировано 15 октября 2012 года.
- Annales de chimie et de physique. Дата обращения: 11 декабря 2010. Архивировано 28 июля 2018 года.
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)
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Сосуд Дьюара, Что такое Сосуд Дьюара? Что означает Сосуд Дьюара?
Sosu d Dyu ara sosud prednaznachennyj dlya dlitelnogo hraneniya veshestv pri povyshennoj ili ponizhennoj temperature Pered pomesheniem v sosud Dyuara veshestvo neobhodimo nagret ili ohladit Postoyannaya temperatura podderzhivaetsya passivnymi metodami za schyot horoshej teploizolyacii i ili processov v hranimom veshestve naprimer kipeniya V etom osnovnoe otlichie sosuda Dyuara ot termostatov i kriostatov Sosud Dyuara dlya hraneniya zhidkogo azotaIstoriya izobreteniyaPervyj kontejner dlya hraneniya szhizhennyh gazov byl razrabotan v 1881 godu nemeckim fizikom On predstavlyal soboj steklyannyj yashik s dvojnymi stenkami s otkachannym iz mezhstenochnogo prostranstva vozduhom i byl ispolzovan fizikami K Olshevskim i S Vrublyovskim dlya hraneniya zhidkogo kisloroda Shotlandskij fizik i himik ser Dzhejms Dyuar v 1892 godu usovershenstvoval steklyannyj yashik Vejnholda prevrativ ego v dvustennuyu kolbu s uzkim gorlom dlya umensheniya ispareniya zhidkosti Mezhstenochnoe prostranstvo poserebreno i iz nego otkachan vozduh Svoj sosud Dyuar vpervye prodemonstriroval pered auditoriej na publichnoj lekcii 20 yanvarya 1893 goda Vsyu etu hrupkuyu konstrukciyu Dyuar podvesil na pruzhinah v metallicheskom kozhuhe Blagodarya svoej razrabotke Dyuar pervym smog poluchit i sohranit zhidkij 1898 i dazhe pytalsya poluchit tvyordyj 1899 vodorod Pervye sosudy Dyuara dlya kommercheskogo ispolzovaniya byli proizvedeny v 1904 godu kogda byla osnovana nemeckaya firma Thermos GmbH po proizvodstvu termosov UstrojstvoOriginalnyj sosud Dyuara predstavlyal soboj steklyannuyu kolbu s dvojnymi stenkami iz prostranstva mezhdu kotorymi vykachan vozduh Dlya umensheniya poter tepla cherez izluchenie obe vnutrennie poverhnosti kolby byli pokryty otrazhayushim sloem Dyuar ispolzoval v kachestve otrazhayushego pokrytiya serebro Podobnaya konstrukciya primenyaetsya i v sovremennyh deshyovyh bytovyh termosah Sovremennye konstrukcii Shema sosuda Dyuara 1 podstavka 2 vakuumirovanaya polost 3 teploizolyaciya 4 adsorbent 5 naruzhnyj sosud 6 vnutrennij sosud 7 gorlovina 8 kryshka 9 trubka dlya vakuumirovaniya Sovremennye sosudy Dyuara konstruktivno vypolneny neskolko inache Vnutrennij i vneshnij sosudy delayut iz alyuminiya ili nerzhaveyushej stali Teploprovodnost materiala ne vazhna a prochnost i ves igrayut bolshuyu rol Gorlovina soedinyaet vnutrennij i vneshnij sosudy V dyuarah obyomom do 50 l vnutrennij sosud krepitsya tolko na gorlovine i ona ispytyvaet bolshie mehanicheskie nagruzki Takzhe k nej predyavlyayutsya vysokie trebovaniya po teploprovodnosti To est gorlovina dolzhna byt prochnoj no tonkoj V obychnyh sosudah gorlovinu delayut iz nerzhaveyushej stali V vysokokachestvennyh sosudah Dyuara gorlovina izgotovlyaetsya iz prochnogo armirovannogo plastika Pri etom voznikaet problema vakuumnoplotnogo krepleniya metalla i plastika Snaruzhi vnutrennij sosud pokryvaetsya adsorbentom kotoryj pri ohlazhdenii pogloshaet ostatochnye gazy iz vakuumnoj polosti Dlya umensheniya teplopoter vnutrennij sosud pokryvayut dopolnitelnoj teploizolyaciej K kryshke dyuara dlya snizheniya konvekcionnoj teploperedachi prikreplyayut penoplastovyj cilindr kotoryj negermetichno zakryvaet gorlovinu Vakuumnuyu polost otkachivayut do davleniya 10 2 Pa Ot serebreniya vnutrennih poverhnostej otkazalis i zamenili ego polirovkoj Sovremennye sosudy Dyuara imeyut nizkie poteri ot ispareniya ot 1 5 v sutki dlya bolshih yomkostej do 5 v sutki dlya malyh obyomov Gelievye sosudy Dyuara Shema sosuda Dyuara dlya geliya 1 gorlovina dlya zalivki azota 2 golovka so shtucerami 3 gorlovina gelievoj yomkosti 4 yomkost dlya zhidkogo azota 5 teplovye ekrany 6 yomkost dlya zhidkogo geliya 7 teploizolyaciya 8 adsorbent Gelij imeet ochen malenkuyu teplotu ispareniya Poetomu dlya snizheniya teplopoter v gelievyh dyuarah primenyayutsya teplovye ekrany ohlazhdaemye zhidkim azotom Ekrany izgotavlivayut iz materialov horosho provodyashih teplo med Takoj sosud Dyuara imeet dve gorloviny dlya zhidkih azota i geliya Gelievaya gorlovina oborudovana specialnymi shtucerami dlya gazosbrosa podsoedineniya sifona manometra klapana Gelievyj dyuar nelzya naklonyat on vsegda dolzhen nahoditsya v vertikalnom polozhenii S razvitiem tehniki mnogoslojnoj na rynke poyavilis predlozheniya gelievyh sosudov Dyuara v kotoryh ne ispolzuetsya ohlazhdenie zhidkim azotom Po utverzhdeniyam proizvoditelej v takih sosudah Dyuara poteri na isparenie sostavlyayut 1 v den dlya yomkostej na 100 l Azot isparyaetsya iz sosuda DyuaraSosud DyuaraNaznachenie i primenenieDlya sohraneniya temperatury edy i napitkov ispolzuyutsya bytovye sosudy Dyuara termosy V laboratoriyah i v promyshlennosti sosud Dyuara ispolzuetsya dlya hraneniya chashe vsego zhidkogo azota V medicine i veterinarii specialnye sosudy Dyuara ispolzuyutsya dlya dlitelnogo hraneniya biologicheskih materialov pri nizkih temperaturah V geofizike v sosudy Dyuara pomeshayut elektronnye komponenty i kristally pri rabotah v goryachih skvazhinah ot 400K V kosmonavtike Detektor pribora NICMOS ustanovlennogo na kosmicheskij teleskop Habbl byl pomeshyon v sosud Dyuara s ispolzovaniem v kachestve hladagenta azota v tvyordom sostoyanii Sm takzheMediafajly na Vikisklade Termos Kriogenika KriostatPrimechaniyaHranit teplo i holod Termos Populyarnaya mehanika 2005 3 neopr Data obrasheniya 26 avgusta 2009 Arhivirovano 30 iyulya 2009 goda A VASILEV Universitety Polshi KVANT 2005 4 K Mendelson Na puti k absolyutnomu nulyu Ripol Klassik S 52 ISBN 9785458327268 Arhivirovano 21 yanvarya 2015 goda Classic Kit Dewar s flask Chemistry World August 2008 Vol 5 No 8 neopr Data obrasheniya 26 avgusta 2009 Arhivirovano 15 oktyabrya 2012 goda Annales de chimie et de physique neopr Data obrasheniya 11 dekabrya 2010 Arhivirovano 28 iyulya 2018 goda IstochnikiBurger R U S Patent 872 795 Double walled vessel with a space for a vacuum between the walls December 3 1907 Sivuhin D V Obshij kurs fiziki M Nauka 1975 T II Termodinamika i molekulyarnaya fizika 519 s SsylkiTehnicheskie harakteristiki sosudov Dyuara dlya hraneniya azota Tehnika bezopasnosti pri rabote s zhidkim azotom i Sosudami Dyuara Vzryv sosuda Dyuara pri nalivanii zhidkogo azota narushenie TB
