تطبيق سفن ديوار. أوعية ديوار وتخزين النتروجين السائل فيها ما اسم الوعاء الذي يحتوي على النتروجين؟

قارورة ديوار هي جد الترمس الحديث. اليوم لا توجد مشاكل في الحفاظ على المنتجات الضرورية منذ وقت طويلعند درجة حرارة معينة. كان سبب اختراع مثل هذا الوعاء هو أن الفيزيائيين لم تتاح لهم الفرصة لتخزين الغازات في الحالة السائلة لبعض الوقت. كان دورق ديوار للنيتروجين السائل هو على وجه التحديد الاختراع الذي نجح في حل المشكلة. وكما يحدث دائمًا، هبة من السماء الأعمال العلميةوجدت تطبيقه في الحياة اليومية.

قصة

ويعود تاريخ ما يسمى بقارورة ديوار إلى عام 1881. قام العالم الألماني أدولف فرديناند وينهولد بتطوير أول حاوية تستخدم لتخزين الغاز المسال.

لقد كان صندوقًا زجاجيًا بجدران مزدوجة. ومن السمات الخاصة للتصميم أنه تم ضخ الهواء من المساحة البينية. يمكن تخزين الأكسجين السائل في مثل هذا الوعاء. أطلق المخترع على السفينة اسم "زجاجة وينهولد".

في عام 1892، قام الكيميائي والفيزيائي الاسكتلندي السير جيمس ديوار بإجراء بعض التحسينات على تصميم إيه إف وينهولد. تغير شكل الصندوق الزجاجي وأصبح دورقًا ذو رقبة ضيقة، مما قلل بشكل كبير من تبخر السائل. بالإضافة إلى ذلك، وفقًا لتعليمات ديوار، تم طلاء المساحة الخلالية بالفضة. لأول مرة، لم يتم الحصول على وتخزين الهيدروجين السائل فحسب، بل أيضًا الهيدروجين الصلب.

جرت المظاهرة الأولى في محاضرة عامة في يناير عام 1893، و الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمةبدأت السفن في عام 1904. تأسست شركة Thermos GmbH (ألمانيا) لصناعة قوارير الترمس، وتولت تنفيذ الاختراع لأغراض تجارية.

مبدأ التشغيل

كيف تعمل قارورة ديوار؟ تصميم الجهاز ملفت للنظر في بساطته البارعة: دورق زجاجي أو معدني ذو جدران مزدوجة، يتم تفريغ الهواء بينها. هذا النظام يقلل بشكل كبير من التوصيل الحراري للجدران.

تقوم الكمية المتبقية الصغيرة جدًا من جزيئات الهواء بنقل درجة الحرارة إلى محتويات دورق ديوار بيئة. تؤدي هذه الموصلية الحرارية المتبقية إلى تبخر مستمر وتدريجي للغاز السائل.

وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة الضغط داخل الحاوية. لتجنب حدوث انفجار لا مفر منه، تم تجهيز الجهاز بصمام أمان أو أنه غير مغلق بإحكام. إن القابس المغلق بشكل غير محكم ليس له تأثير يذكر على تبخر النيتروجين السائل. يحدث انتقال الحرارة من الأسفل إلى الأعلى ببطء، وتكون مساحة الثقب الموجود في الوعاء ضئيلة.

وهكذا، يتم إطلاق الغاز تدريجيا. إن فقدان المادة لا يذكر، على سبيل المثال كيلوغرام واحد من الهواء السائل سوف يفقد 4 جرام فقط خلال 10 أيام من التخزين.

يتيح هذا الجهاز إمكانية تخزين ونقل الغاز في حالة سائلة لفترة طويلة، وهو أمر مهم جدًا للصناعة الحديثة.

عارضات ازياء

في العديد من الصناعات، يتم استخدام قوارير ديوار لأغراض مختلفة. هناك عدة نماذج:

• السلسلة X، XT، LD - عنق من الألومنيوم والألياف الزجاجية، يستخدم لنقل وتخزين النيتروجين السائل والمواد الحيوية؛
• سلسلة SK، SDP - مع رقبة من الألياف الزجاجية، مصنوعة من الألومنيوم، تستخدم للنقل والتخزين كمية صغيرةالنيتروجين السائل
• سلسلة SDS - رقبة من الألومنيوم والألياف الزجاجية تستخدم لنقل وتخزين المواد الحيوية؛
• عمودي (الحجم 28-660 لتر) - مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، يستخدم لنقل وتخزين أكسيد النيتروز والنيتروجين السائل وثاني أكسيد الكربون والأرجون والأكسجين؛
• أفقي - مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، يستخدم لتخزين النيتروجين السائل.

بالإضافة إلى ذلك، تم إتقان إنتاج خزانات السكك الحديدية والطرق الضخمة. كما توجد سفن مجهزة خصيصًا لنقل كميات كبيرة من الغاز المسال.

طلب

تستخدم قوارير ديوار على نطاق واسع في الصناعات الحديثة. في أغلب الأحيان يتم استخدام الجهاز:

• في الحياة اليومية - لتخزين المشروبات والأطعمة على المدى الطويل (الترمس)؛
• في الصناعة والمختبرات - لحفظ النيتروجين السائل والسوائل المبردة الأخرى؛
• في الطب البيطري والطب - لتخزين المواد البيولوجية؛
• في الجيوفيزياء - للعمل في الآبار الساخنة (توضع البلورات والمكونات الإلكترونية في الوعاء).

سعر

يقدم السوق حاليًا مجموعة واسعة من العلامات التجارية وأنواع الترمس. تستخدم المنتجات المنزلية الصغيرة للطعام أو السوائل (الشاي والقهوة). يمكن أن يتراوح السعر، اعتمادًا على الحجم والمواد والعلامة التجارية للشركة المصنعة، من 5 إلى 50 دولارًا.

تكلفة تلك السفن المستخدمة على نطاق صناعي والتي تسمى سفن ديوار أعلى بكثير. يتم تحديد السعر حسب حجم وجودة الصنعة. يمكن أن يكلف الجهاز الجيد ذو الحجم الكبير عدة مئات من الدولارات:

• الموديل X-40SP ( مصنع خاركوفمعدات النقل، أوكرانيا) - 650 دولارًا؛
• الموديل L2050 (Cryo Diffusion، فرنسا) - 1050 دولارًا أمريكيًا؛
• الموديل XT-3 (تايلور وارتون، سلوفاكيا) - 220 دولارًا.

تبلغ تكلفة الصهاريج أو الطرق أو السكك الحديدية لنقل السوائل المبردة عشرات الآلاف من الدولارات.

تم اختراع الترمس من قبل ثلاثة أشخاص على مدى ربع قرن. في عام 1879، اقترح الفيزيائي البروفيسور أ. واينولد استخدام وعاء زجاجي مزدوج الجدران مع فراغ بين الجدران لحفظ الغازات السائلة. وفي عام 1890، قام الكيميائي الإنجليزي البروفيسور جيمس ديوار بتحسين "زجاجة وينهولد" عن طريق طلاء الجدران بالفضة، مما أدى إلى تقليل تسرب الحرارة عبر الجدران. أخيرًا، في عام 1904، أضاف صانع الزجاج في برلين آر. برجر غلافًا واقيًا إلى دورق ديوار وبدأ في بيعه كترمس للقهوة الساخنة أو المرق.

قارورة ديوار عبارة عن خزان "وعاء داخل وعاء"، حيث تمتلئ المساحة الموجودة بين جدرانه بمادة عازلة متعددة الطبقات ( رقائق الألمنيوم ADI-M-0.011 والورق الزجاجي - الحجاب الزجاجي EVTI-7) وتم إخلاء الهواء أثناء الإنتاج إلى ضغط متبقي قدره 10 (-4) ملم زئبق. للحفاظ على فراغ عميق، توجد مادة ماصة وممتصة للهيدروجين في المساحة البينية. مادة السفينة هي سبائك الألومنيوم AMts، والتي بفضلها لا ترتفع درجة الحرارة في المنطقة العليا لسفينة ديوار عن 170 درجة مئوية تحت الصفر حتى مع وجود 5 كجم فيها. (12%) نيتروجين سائل.

حاليًا، يتم إنتاج المعدات المبردة تجاريًا ( اليونانية كريوس- بارد، أجناس- ولادة) أنواع مختلفةوالعلامات التجارية: أوعية ديوار الصناعية - SDP: SDP-5، SDP-10، SDP-16، SDP-25، SDP-40، وما إلى ذلك (يشير الرقم إلى سعة الوعاء باللتر)؛ SD - الزراعية: SDS-5، SDS-20، SDS-30، X-30 (خاركوف-30)، وما إلى ذلك؛ مرافق التخزين الثابتة – HSZHA، KV-6202، KhB-0.5 (لـ 500 لتر)، KhB-0.2 (لـ 240 لتر)، إلخ.

أهم ما يميز سفينة ديوار هي فترة التبخر الكامل للنيتروجين السائل، والتي تتراوح بين 30 إلى 35 يومًا لجميع SDP وSDS، وفي السفن من النوع القديم AT-6 - ما يصل إلى 20 يومًا. يتراوح تطاير النيتروجين السائل من SDP-5 إلى SDP-40 من 10 إلى 24 جم/ساعة (4.8-1.8% يوميًا!)، في SDS-20، SDS-35، SDS-50، على التوالي، 10.12، 14 جم /ح.

تتميز سفن ديوار من الجيل الجديد "SDS-35M" وSDS-6M - بعزل حراري متعدد الطبقات أكثر تقدمًا وفراغ عالي؛ ترتبط الطبقات الداخلية والخارجية من سبائك الألومنيوم برقبة من الألياف الزجاجية، بينما يصل وقت التبخر الكامل للنيتروجين السائل إلى 300 و48 يومًا على التوالي، ويصل تبخر النيتروجين السائل إلى 3.9 و4.6 جم/ساعة. (انظر الشكل. رسم تخطيطي لسفينة ديوار).

النيتروجين السائل هو سائل عديم اللون، مظهريشبه الماء. درجة غليانه هي -196 درجة مئوية. جاذبية معينة 0.804 كجم/لتر، حرارة التبخر -47.7 سعرة حرارية/كجم. من بين جميع السوائل المبردة التي يتم الحصول عليها عن طريق تسييل الهواء الجوي (الهواء السائل، الأكسجين السائل -183 درجة مئوية)، يعتبر النيتروجين السائل هو الأقل خطورة والخامل كيميائيا. وبتبخره يتحول إلى غاز النيتروجين، وهو عديم اللون والرائحة وغير قابل للاشتعال، وكثافته النوعية 1.16 كجم/م3، ووزنه الجزيئي 28؛ وفي الهواء الجوي يوجد بنسبة 79٪. مع استنشاق الهواء لفترة طويلة مع نسبة عالية من النيتروجين (انخفاض في محتوى الأكسجين أقل من 16٪)، يعاني الشخص من الصداع، ومع تركيزات عالية من النيتروجين (على سبيل المثال، صب النيتروجين من قارورة ديوار الساقطة) تحدث حالة الإغماء . لذلك، في الغرف التي يعملون فيها بالنيتروجين السائل، يجب أن تكون هناك تهوية قسرية. عند هذه النقطة، يتم تخزين أوعية ديوار في روضة أطفال، في مكان أو مختبر مسيج بشكل خاص، على مسافة من النافذة أو الباب بحيث يمكن أن يصل إليها خرطوم الملء بالنيتروجين السائل.

في حالة السقوط أو الاصطدام أو الصدمات الحادة، قد يحدث انقطاع في الاتصال بين الأوعية الداخلية والخارجية، حيث أنها متصلة فقط في منطقة الرقبة، وهو ما يصاحبه فقدان الفراغ، وبالتالي أثناء النقل ، من الضروري تأمين سفينة ديوار بشكل آمن في جسم السيارة. العلامة الأولى لفقدان الفراغ هي الجليد، وظهور الصقيع - يحدث تبخر السائل بسرعة كبيرة في منطقة عنق غلاف سفينة ديوار. يُمنع منعا باتا ترك قوارير ديوار للتدفئة في غرفة قد يتواجد فيها أشخاص، حيث أن زيادة الضغط في المساحة البينية يمكن أن تؤدي إلى انفجار. يتم تسخين قوارير ديوار التي فقدت فراغها لمدة ثلاثة أيام على الأقل في غرفة معزولة، ثم يتم إرسالها إلى الشركة المصنعة لإصلاحها.

تتمثل ميزات تشغيل سفن ديوار في أنه يجب على المشغل تحديد مستوى النيتروجين السائل فيها بانتظام. يتم إجراء القياس الأول بعد أسبوع من التعبئة، والثاني - بعد أسبوع من الأول. يتم تسجيل نتائج القياس في مجلة. بالنسبة للديوار التقليدي، من الضروري إجراء قياس ثالث، خلال الأسبوع الثالث بعد إعادة التعبئة، ومن الضروري تسجيل درجة الحرارة المحيطة وعدد مرات فتح الديوار. يمكن تحديد مستوى النيتروجين السائل باستخدام مسبار معدني خاص - مسطرة قياس: يتم إنزاله في وعاء ديوار إلى الأسفل ويتم الاحتفاظ به لمدة 15-20 ثانية، ثم يتم إزالته - ستظهر المنطقة المجمدة كمية النيتروجين في ديوار إناء.

جزء من طلب براءة الاختراع

الفيزيائيان كارول أولشفسكي وزيجمونت فروبلوفسكي للتخزين الغازات المسالةاستخدمنا صندوقًا زجاجيًا بجدران مزدوجة، مع ضخ الهواء من المساحة الموجودة بين الجدران. تم تطوير هذه الحاوية من قبل الفيزيائي الألماني أدولف فرديناند وينهولد.

جهاز

كانت دورق ديوار الأصلي عبارة عن دورق زجاجي ذو جدران مزدوجة، يتم ضخ الهواء بينها. لتقليل فقدان الإشعاع، تم طلاء كلا السطحين الداخليين للقارورة بطبقة عاكسة. استخدم ديوار الفضة كطبقة عاكسة. يتم استخدام تصميم مماثل في الترمس المنزلي الحديث الرخيص.

تصاميم حديثة

تم تصميم سفن ديوار الحديثة من الناحية الهيكلية بشكل مختلف إلى حد ما. الأوعية الداخلية والخارجية مصنوعة من الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ. الموصلية الحرارية للمادة ليست مهمة، ولكن القوة والوزن يلعبان دورًا كبيرًا. تربط الرقبة الأوعية الداخلية والخارجية. في ديوار يصل حجمه إلى 50 لترًا، يتم ربط الوعاء الداخلي بالرقبة فقط ويتعرض لضغط بدني كبير. يتم تقديمه أيضًا متطلبات عاليةبواسطة الموصلية الحرارية. أولئك. يجب أن تكون الرقبة قوية ولكن رقيقة. في السفن العادية، الرقبة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. في قوارير ديوار عالية الجودة، الرقبة مصنوعة من البلاستيك المقوى المتين. وهذا يثير مشكلة التثبيت المحكم للمعادن والبلاستيك. الجزء الخارجي من الوعاء الداخلي مغطى بمادة ماصة، والتي عند تبريدها، تمتص الغازات المتبقية من تجويف الفراغ. لتقليل فقدان الحرارة، يتم تغطية الوعاء الداخلي بعزل حراري إضافي. لتقليل انتقال الحرارة بالحمل الحراري، يتم ربط أسطوانة رغوية بغطاء الديوار، مما لا يغلق الرقبة بإحكام. يتم إخلاء التجويف الفراغي إلى ضغط 10 -2 باسكال. من الفضة الأسطح الداخليةالتخلي عنها واستبدالها بالتلميع.

تتميز سفن ديوار الحديثة بفقدان تبخر منخفض: من 1.5% يوميًا للحاويات الكبيرة، إلى 5% يوميًا للحاويات الصغيرة.

هيليوم ديوارز

رسم تخطيطي لقارورة الهيليوم ديوار
1 - رقبة لملء النيتروجين.
2 - رأس مع التجهيزات.
3 - عنق حاوية الهيليوم.
4 - حاوية للنيتروجين السائل.
5 - الدروع الحرارية.
6 - حاوية للهيليوم السائل.
7 - العزل الحراري.
8 - الممتزات

روابط

• الخصائص التقنية، تخزين النيتروجين في وعاء ديوار

مؤسسة ويكيميديا.

2010.

تعرف على ما هي "سفن ديوار" في القواميس الأخرى:

- (سميت باسم ج. ديوار) أوعية ذات جدران مزدوجة، ينشأ بينها فراغ [لا يقل عن 1.33 مليون/م2 (10 ـ 5 ملم زئبق)]، مما يضمن عزل حراري عالي للمادة الموجودة داخل الوعاء. نقل الحرارة في د. يحدث عمليا..سفينة ديوار - أوعية الديوار: أ، ب زجاج؛ في المعادن للغازات السائلة (النيتروجين والهيليوم). وعاء ديوار، قارورة ذات جدران مزدوجة مطلية بالفضة من الداخل، من الفراغ الذي يتم ضخ الهواء بينها. التوصيل الحراري للغاز المتخلخل بين الجدران... ...

القاموس الموسوعي المصور دورق ذو جدران مزدوجة مطلية بالفضة من الداخل، ويتم ضخ الهواء من الفراغ بينهما. إن التوصيل الحراري للغاز المخلخل بين الجدران صغير جدًا بحيث تظل درجة حرارة المواد الموضوعة في دورق ديوار ثابتة لفترة طويلة...

القاموس الموسوعي وعاء ذو ​​جدران مزدوجة، يتم من خلاله إنشاء فراغ لا يقل عن 1.33 ملي نيوتن / ميلي (10-5 مم زئبق)، مما يضمن عزلًا حراريًا عاليًا للحجم الداخلي للسفينة. اقترحه الفيزيائي الإنجليزي ج. ديوار عام 1898. أبسط وعاء ديوار... ...

موسوعة التكنولوجيا دورق ذو جدران مزدوجة مطلية بالفضة من الداخل، ويتم ضخ الهواء من الفراغ بينهما. إن التوصيل الحراري للغاز المخلخل بين الجدران صغير جدًا بحيث تظل درجة حرارة المواد الموضوعة في دورق ديوار ثابتة لفترة طويلة...

القاموس الموسوعي الكبير - [باسم اللغة الإنجليزية. ديوار (1842 1923)] وعاء ذو ​​جدران مزدوجة، يتم إنشاء فراغ بينهما، مما يوفر عزلًا حراريًا عاليًا في الماء الموجود داخل الوعاء. صغير د. مصنوعة من الزجاج والأواني ... ...

قاموس البوليتكنيك الموسوعي الكبير للأكسجين السائل قارورة ديوار وعاء مصمم لتخزين طويل المدى المواد في درجات حرارة عالية أو منخفضة. ويجب تسخين المادة أو تبريدها قبل وضعها في دورق ديوار.... ... ويكيبيديا

سفينة ديوار- وعاء تبريد خاص لتجميد وتخزين الحيوانات المنوية في النتروجين السائل. إنها حاوية مزدوجة الجدران مصنوعة من سبائك الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم وضع عزل حراري خاص بين الجدران. للزيادة… المصطلحات والتعاريف المستخدمة في التربية والوراثة والتكاثر لحيوانات المزرعة

- (من كريو... والدول اليونانية واقفة بلا حراك) ترموستات يتم فيه الحفاظ على وحدة العمل أو الجسم قيد الدراسة عند درجات حرارة أقل من 120 كلفن (درجات الحرارة المبردة) بسبب مصدر خارجي للبرد. عادة كما... الموسوعة السوفيتية الكبرى

درجات الحرارة المبردة، وعادة ما تكون درجات الحرارة أقل من نقطة غليان الهواء السائل (حوالي 80 كلفن). عادة ما يتم حساب درجات الحرارة هذه من درجة حرارة الصفر المطلق (انظر الصفر المطلق) (273.15 درجة مئوية، أو 0 كلفن) ويتم التعبير عنها بالكلفن... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى

جيمس ديوار (1842-1923) كان فيزيائيًا وكيميائيًا اسكتلنديًا عاش في لندن. خلال حياته، تمكن من الفوز بالعديد من الجوائز والميداليات، وجعل عدد لا يصدق من الاكتشافات، والتي لعب الكثير منها دور مهمفي تطوير العلوم الدقيقة. ومن إنجازاته في الفيزياء، تجدر الإشارة إلى مساهمته في دراسة الحفاظ على درجة الحرارة باستخدام جهاز ابتكره يسمى "قارورة ديوار". تم تصميم هذه الوحدة لتخزين المواد المختلفة في درجات حرارة مرتفعة أو منخفضة.

تاريخ الخلق

قارورة ديوار هي نسخة حديثة من جهاز قام بتطويره العالم الألماني وينهولد. ومع ذلك، هناك اختلافات كبيرة. اتخذ اختراع وينهولد شكل صندوق زجاجي ذو جدران مزدوجة، وقام ديوار بتعديل هذا التصميم بشكل كبير. وقياسًا على الصندوق، كان جهازه أيضًا مزدوج الجدران؛ وتم إنشاء فراغ بين جدران هذا الجهاز، وكانت مطلية بالفضة، ومن أجل تقليل تبخر السائل، تم تضييق عنق الجهاز.

طلب

حتى الآن، وصل إنتاج قوارير ديوار النطاق الصناعي، لأنها تستخدم في كل مكان ليس فقط في الصناعات المختلفة، ولكن أيضًا في الحياة اليومية. قليل من الناس يعرفون أن الترمس هو أيضًا قارورة ديوار. أما بالنسبة للصناعة، فغالبًا ما تُستخدم أوعية ديوار هنا للسوائل المبردة الأخرى. غالبًا ما يستخدم هذا الجهاز أيضًا في الطب البيطري والطب لتخزين المواد البيولوجية المختلفة.

منذ أنواع مختلفةللأوعية أغراض مختلفة، ويتم استخدامها بطرق مختلفة، على الرغم من أنه في جميع الأحوال، قبل وضع المحتويات في الوعاء، من الضروري إحضاره إلى درجة الحرارة المناسبة، أي دافئة أو باردة. يتم الحفاظ على درجة حرارة المادة الموجودة داخل الجهاز بسبب عاملين: العزل الحراري والعمليات التي تحدث معه.

الترمس

الأكثر شهرة و وجهة نظر شعبيةدورق ديوار هو الترمس. وفي بداية القرن العشرين، قام رينولد برجر بتعديل طفيف على هذا الجهاز لجعله مناسبًا للاستخدام المنزلي. تم وضع الدورق الزجاجي في علبة معدنية، مما يجعله أكثر أمانًا ومتانة، وتم استبدال السدادة التي تم تركيبها على دورق ديوار بسدادة وغطاء.

في البداية، توقع المخترع أن يتم استخدام مثل هذا الجهاز لتخزين الطعام، ولكن نتيجة لذلك، أصبح الترمس شائعًا على وجه التحديد لأنه يمكنه الحفاظ على درجة حرارة المشروبات لفترة طويلة. يمكن اعتبار عيد ميلاد الترمس في 30 سبتمبر 1903، لأنه في هذا اليوم حصل برجر على براءة اختراع لاختراعه وبدأ الإنتاج.

القصة لا تنتهي عند هذا الحد رغم ذلك. قام ديوار، الذي علم أن النسخة المحدثة من جهازه حققت نجاحًا تجاريًا وساعد برجر في كسب أموال جيدة، برفع دعوى قضائية. ولكن بما أن جهازه لم يحصل على براءة اختراع، فإن المحكمة لم تستوف ادعاءاته.

اكتسب دورق ديوار، الذي اخترعه عالم اسكتلندي، شعبية واسعة فور ولادته تقريبًا ولم يفقده حتى يومنا هذا. ويستخدم على نطاق واسع سواء في الصناعة أو في الحياة اليومية، مما يجعله واحدا من أهمها