Acasă Contabilitate Aplicarea vaselor Dewar. Vase Dewar și depozitarea azotului lichid în ele Cum se numește vasul pentru azot?

Aplicarea vaselor Dewar. Vase Dewar și depozitarea azotului lichid în ele Cum se numește vasul pentru azot?

Balonul Dewar este bunicul termosurilor moderne. Astăzi nu există probleme cu conservarea produselor necesare perioadă lungă de timp la o anumită temperatură. Motivul inventării unui astfel de vas a fost că fizicienii nu au avut posibilitatea de a stoca gaze în stare lichidă de ceva timp. Balonul Dewar pentru azot lichid a fost tocmai invenția care a rezolvat cu succes problema. Și, așa cum se întâmplă întotdeauna, o mană divină pentru lucrări științificeși-a găsit aplicarea în viața de zi cu zi.

Poveste

Așa-numitul balon Dewar datează din 1881. Omul de știință german Adolf Ferdinand Weinhold a dezvoltat primul recipient care a fost folosit pentru depozitarea gazului lichefiat.

Era o cutie de sticlă cu pereți dubli. O caracteristică specială a designului a fost că aerul a fost pompat din spațiul dintre pereți. Oxigenul lichid ar putea fi stocat într-un astfel de vas. Inventatorul a numit vasul „sticlă Weinhold”.

În 1892, chimistul și fizicianul scoțian Sir James Dewar a adus unele îmbunătățiri designului lui A. F. Weinhold. Cutia de sticlă și-a schimbat forma și a devenit un balon cu gât îngust, ceea ce a redus semnificativ evaporarea lichidului. În plus, conform instrucțiunilor lui Dewar, spațiul interstițial era argintit. Pentru prima dată s-a obținut și stocat nu numai hidrogen lichid, ci și solid.

Prima demonstrație a avut loc la o prelegere publică în ianuarie 1893 și productie in masa navele a fost începută în 1904. Thermos GmbH (Germania) a fost fondată pentru fabricarea baloanelor termos și a preluat implementarea invenției în scopuri comerciale.

Principiul de funcționare

Cum funcționează un balon Dewar? Designul dispozitivului este izbitor prin simplitatea sa ingenioasă: un balon din sticlă sau metal cu pereți dubli, între care aerul este evacuat. Acest sistem reduce semnificativ conductivitatea termică a pereților.

Cantitatea foarte mică rămasă de molecule de aer transferă temperatura în conținutul balonului Dewar mediu inconjurator. Această conductivitate termică reziduală provoacă evaporarea constantă și treptată a gazului lichid.

Aceasta, la rândul său, duce la o creștere a presiunii în interiorul recipientului. Pentru a evita o explozie inevitabila, dispozitivul este echipat cu o supapă de siguranță sau nu este etanș închis. Un dop închis slab are un efect redus asupra evaporării azotului lichid. Transferul de căldură de jos în sus are loc lent, iar zona găurii din vas este neglijabilă.

Astfel, gazul este eliberat treptat. Pierderea substanței este nesemnificativă, de exemplu, un kilogram de aer lichid va pierde doar 4 grame pe parcursul a 10 zile de depozitare.

Acest dispozitiv face posibilă stocarea și transportul gazului în stare lichidă pentru o perioadă lungă de timp, ceea ce este foarte important pentru industria modernă.

Modele

În multe industrii, baloanele Dewar sunt folosite în diverse scopuri. Există mai multe modele:

seria X, XT, LD - gât din aluminiu, fibră de sticlă, utilizat pentru transportul și depozitarea azotului lichid și a biomaterialelor;
Seria SK, SDP - cu gat din fibra de sticla, din aluminiu, folosit pentru transport si depozitare cantitate mica nitrogen lichid;
Seria SDS - gât din aluminiu, fibră de sticlă utilizat pentru transportul și depozitarea biomaterialelor;
vertical (volum 28-660 litri) - din otel inoxidabil, folosit pentru transportul si depozitarea protoxidului de azot, azotului lichid, dioxidului de carbon, argonului, oxigenului;
orizontală - din oțel inoxidabil, folosit pentru depozitarea azotului lichid.

În plus, a fost stăpânită producția de tancuri uriașe de cale ferată și rutieră. Există și nave special echipate care transportă cantități mari de gaz lichefiat.

Aplicație

Baloanele Dewar sunt utilizate pe scară largă în industriile moderne. Cel mai adesea dispozitivul este utilizat:

în viața de zi cu zi - pentru depozitarea pe termen lung a băuturilor, alimentelor (termose);
în industrie, laboratoare - pentru conservarea azotului lichid și a altor criofluide;
in medicina si medicina veterinara - pentru depozitarea materialului biologic;
în geofizică - pentru lucrul în puțuri fierbinți (cristalele și componentele electronice sunt plasate într-un vas).

Preț

În prezent, piața oferă o mare varietate de mărci și tipuri de termos. Produsele de uz casnic mici sunt folosite pentru alimente sau lichide (ceai, cafea). Prețul, în funcție de volumul, materialul și marca producătorului, poate varia de la 5 USD la 50 USD.

Costul acelor nave care sunt utilizate la scară industrială și sunt numite vase Dewar este cu un ordin de mărime mai mare. Pretul este determinat de volumul si calitatea manoperei. Un dispozitiv bun, de volum mare poate costa câteva sute de dolari:

model X-40SP ( Uzina Harkov echipamente de transport, Ucraina) - 650 USD;
model L2050 (Cryo Diffusion, Franța) - 1050 USD;
model XT-3 (Taylor-Wharton, Slovacia) - 220 USD.

Rezervoarele, rutiere sau feroviare, pentru transportul lichidelor criogenice costă zeci de mii de dolari.

Termosul a fost inventat de trei oameni peste un sfert de secol. În 1879, fizicianul profesor A. Weinold a propus utilizarea unui vas de sticlă cu pereți dubli, cu un vid între pereți pentru a conserva gazele lichide. În 1890, chimistul englez, profesorul James Dewar, a îmbunătățit „sticlă Weinhold” prin argintarea pereților, ceea ce a redus scurgerea de căldură prin pereți. În cele din urmă, în 1904, suflatorul de sticlă din Berlin R. Burger a adăugat o carcasă de protecție la balonul Dewar și a început să-l vândă ca termos pentru cafea fierbinte sau bulion.

Balonul Dewar este un rezervor „navă în vas”, al cărui spațiu între pereți este umplut cu izolație multistrat ( folie de aluminiu ADI-M-0.011 și hârtie de sticlă - voal de sticlă EVTI-7) și aerul a fost evacuat în timpul producției la o presiune reziduală de 10 (-4) mmHg. Pentru a menține un vid profund, un adsorbant și un absorbant de hidrogen sunt amplasate în spațiul dintre pereți. Materialul vasului este aliajul de aluminiu AMts, datorită căruia temperatura din zona superioară a vasului Dewar nu crește peste minus 170 de grade Celsius chiar și cu 5 kg în el. (12%) azot lichid.

În prezent, echipamentele criogenice sunt produse comercial ( greacă Krios- rece, genos- naștere) tipuri diferiteși mărci: nave industriale Dewar - SDP: SDP-5, SDP-10, SDP-16, SDP-25, SDP-40 etc. (numărul indică capacitatea vasului în litri); SD - agricol: SDS-5, SDS-20, SDS-30, X-30 (Kharkov-30), etc.; spații de depozitare staționare – HSZHA, KV-6202, KhB-0,5 (pentru 500 l.), KhB-0,2 (pentru 240 l.), etc.

Cea mai importantă caracteristică a vasului Dewar este perioada de evaporare completă a azotului lichid, care pentru toate SDP și SDS este de 30-35 de zile, iar în vasele de tip vechi AT-6 - până la 20 de zile. Volatilitatea azotului lichid de la SDP-5 la SDP-40 variază de la 10 la 24 g/h (4,8-1,8% pe zi!), în SDS-20, SDS-35, respectiv SDS-50, 10,12, 14 g /h.

Vasele Dewar de nouă generație „SDS-35M” și SDS-6M – au izolație termică multistrat mai avansată și vid înalt; straturile interioare și exterioare ale aliajului de aluminiu sunt conectate printr-un gât din fibră de sticlă, în timp ce timpul pentru evaporarea completă a azotului lichid ajunge la 300, respectiv 48 de zile, iar evaporarea azotului lichid este de 3,9 și 4,6 g/oră. (Vezi Fig. Diagrama unui vas Dewar).

Azotul lichid este un lichid incolor, aspect seamana cu apa. Punctul său de fierbere este de -196 °C, gravitație specifică 0,804 kg/l, căldură de evaporare -47,7 kcal/kg. Dintre toate lichidele criogenice obținute prin lichefierea aerului atmosferic (aer lichid, oxigen lichid -183 °C), azotul lichid este cel mai puțin periculos și inert din punct de vedere chimic. Evaporându-se, se transformă în azot gazos, care este incolor, inodor, neinflamabil, greutatea sa specifică este de 1,16 kg/m3, greutate moleculară 28; in aerul atmosferic este continut intr-o cantitate de 79%. În cazul inhalării prelungite de aer cu un conținut ridicat de azot (scăderea conținutului de oxigen mai mic de 16%), o persoană are o durere de cap și, cu concentrații mari de azot (de exemplu, turnarea azotului dintr-un balon Dewar căzut), apare o stare de leșin. . Prin urmare, în încăperile în care se lucrează cu azot lichid, trebuie să existe ventilație forțată. La acel punct, vasele Dewar sunt depozitate într-un tarc, într-un loc special împrejmuit sau într-un laborator, la o astfel de distanță de o fereastră sau ușă încât să ajungă un furtun pentru umplere cu azot lichid.

În cazul unei căderi, impact sau șoc brusc, poate apărea o întrerupere a conexiunii dintre vasele interne și externe, deoarece acestea sunt conectate numai în zona gâtului, care este însoțită de o pierdere a vidului, prin urmare, în timpul transportului. , este necesar să fixați în siguranță vasul Dewar în caroseria vehiculului. Primul semn de pierdere a vidului este gheața, apariția înghețului - formarea unui „mantenă de zăpadă” în zona gâtului carcasei vasului Dewar; evaporarea lichidului are loc foarte rapid. Este strict interzisă lăsarea unor astfel de vase Dewar într-o încăpere în care oamenii pot fi prezenți pentru încălzire, deoarece o creștere a presiunii în spațiul dintre pereți poate duce la o explozie. Baloanele Dewar care au pierdut vidul sunt încălzite timp de cel puțin trei zile într-o cameră izolată și apoi trimise producătorului pentru reparații.

Caracteristicile funcționării navelor Dewar sunt că operatorul trebuie să determine în mod regulat nivelul de azot lichid din ele. Prima măsurare se face la o săptămână după completare, a doua - la o săptămână după prima. Rezultatele măsurătorilor sunt înregistrate într-un jurnal. Pentru Dewar-urile convenționale, este necesar să se efectueze o a treia măsurătoare, în timpul celei de-a treia săptămâni după reumplere, și este necesar să se înregistreze temperatura ambiantă și de câte ori este deschis Dewar-ul. Nivelul de azot lichid poate fi determinat cu o sondă metalică specială - o riglă de măsurare: este coborât în vasul Dewar până la fund și ținut timp de 15-20 de secunde, îndepărtat - zona înghețată va afișa cantitatea de azot din Dewar. Navă.

Fragment dintr-o cerere de brevet

Fizicienii Karol Olszewski și Zygmunt Wroblewski pentru depozitare gaze lichefiate Am folosit o cutie de sticlă cu pereți dubli, cu aer pompat din spațiul dintre pereți. Acest container a fost dezvoltat de fizicianul german Adolf Ferdinand Weinhold.

Dispozitiv

Balonul original Dewar era un balon de sticlă cu pereți dubli, între care aerul era pompat. Pentru a reduce pierderile de radiație, ambele suprafețe interne ale balonului au fost acoperite cu un strat reflectorizant. Dewar a folosit argint ca strat reflectorizant. Un design similar este utilizat în termosurile de uz casnic ieftine moderne.

Design-uri moderne

Vasele moderne Dewar sunt proiectate structural oarecum diferit. Vasele interioare și exterioare sunt realizate din aluminiu sau oțel inoxidabil. Conductivitatea termică a materialului nu este importantă, dar rezistența și greutatea joacă un rol important. Gâtul conectează vasele interne și externe. La dewari cu un volum de până la 50 de litri, vasul interior este atașat doar de gât și suferă un mare stres fizic. Este de asemenea prezentat cerințe ridicate prin conductivitate termică. Acestea. Gâtul trebuie să fie puternic, dar subțire. În vasele obișnuite, gâtul este din oțel inoxidabil. În baloane Dewar de înaltă calitate, gâtul este realizat din plastic armat durabil. Acest lucru ridică problema prinderii etanșe la vid a metalului și plasticului. Exteriorul vasului interior este acoperit cu un adsorbant, care, atunci când este răcit, absoarbe gazele reziduale din cavitatea de vid. Pentru a reduce pierderile de căldură, vasul interior este acoperit cu izolație termică suplimentară. Pentru a reduce transferul de căldură prin convecție, un cilindru de spumă este atașat la capacul dewar, care nu etanșează etanș gâtul. Cavitatea de vid este evacuată la o presiune de 10 -2 Pa. Din argint suprafețe interioare abandonat și înlocuit-o cu lustruire.

Vasele moderne Dewar au pierderi reduse prin evaporare: de la 1,5% pe zi pentru containerele mari, la 5% pe zi pentru volumele mici.

Heliu Dewars

Diagrama unui balon Dewar cu heliu
1 - gât pentru umplerea cu azot;
2 - cap cu fitinguri;
3 - gâtul recipientului cu heliu;
4 - recipient pentru azot lichid;
5 - scuturi termice;
6 - recipient pentru heliu lichid;
7 - izolatie termica;
8 - adsorbant

Legături

Caracteristici tehnice, depozitarea azotului într-un vas Dewar

Fundația Wikimedia. 2010.

Vedeți ce sunt „vase Dewar” în alte dicționare:

- (denumite după J. Dewar) vase cu pereți dubli, între care se creează un vid [minim 1,33 mn/m2 (10 5 mm Hg)], care asigură o izolare termică ridicată a substanței aflate în interiorul vasului. Transferul de căldură în D. s. practic se intampla...

vas dewar- Vase Dewar: sticla a, b; în cele metalice pentru gaze lichide (azot şi heliu). VASA DEWAR, un balon cu pereți dubli placat cu argint pe interior, din spațiul dintre care a fost pompat aer. Conductibilitatea termică a gazului rarefiat între pereți... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

Un balon cu pereții dubli argintii pe interior, cu aer pompat din spațiul dintre ele. Conductivitatea termică a gazului rarefiat dintre pereți este atât de mică încât temperatura substanțelor introduse în balonul Dewar rămâne constantă mult timp... Dicţionar enciclopedic

Un vas cu pereți dubli, între care se creează un vid de cel puțin 1,33 mN/mI (10–5 mm Hg), care asigură o izolare termică ridicată a volumului interior al vasului. Propus de fizicianul englez J. Dewar în 1898. Cel mai simplu vas Dewar... ... Enciclopedia tehnologiei

- [în numele englezei. fizician și chimist J. Dewar (1842 1923)] un vas cu pereți dubli, între care se creează un vid, care asigură o izolare termică ridicată în apa situată în interiorul vasului. Micul D. s. din sticla, vase... ... Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

Pentru oxigen lichid Dewar balon un vas conceput pentru depozitare pe termen lung substanțe la temperaturi ridicate sau scăzute. Substanța trebuie încălzită sau răcită înainte de a fi introdusă într-un balon Dewar. Temperatura constanta... ... Wikipedia

VASA DE război- Un vas frigorific special pentru congelarea si depozitarea spermei de herghelie in azot lichid. Este un recipient cu pereți dubli din aliaje de aluminiu sau oțel inoxidabil. Izolație termică specială este plasată între pereți. Pentru crestere… Termeni și definiții utilizate în reproducerea, genetica și reproducerea animalelor de fermă

- (din Cryo... si state grecesti in picioare, nemiscat) Termostat in care unitatea de lucru sau obiectul studiat este mentinut la temperaturi mai mici de 120 K (temperaturi criogenice) datorita unei surse externe de frig. De obicei ca... Marea Enciclopedie Sovietică

Temperaturi criogenice, de obicei temperaturi sub punctul de fierbere al aerului lichid (aproximativ 80 K). Astfel de temperaturi sunt de obicei numărate de la zero absolut (vezi zero absolut) temperatura (273,15 °C sau 0 K) și exprimate în kelvins... ... Marea Enciclopedie Sovietică

James Dewar (1842-1923) a fost un fizician și chimist scoțian care a trăit la Londra. În timpul vieții sale, a reușit să câștige multe premii și medalii, să facă un număr incredibil de descoperiri, dintre care multe au jucat un rol important în dezvoltarea științelor exacte. Printre realizările sale în fizică, de remarcată este contribuția sa la studiul conservării temperaturii folosind un dispozitiv creat de el, numit „balon Dewar”. Această unitate este concepută pentru depozitarea diferitelor substanțe la temperaturi ridicate sau scăzute.

Istoria creației

Balonul Dewar este o versiune modernizată a unui dispozitiv care a fost dezvoltat de omul de știință german Weinhold. Cu toate acestea, are diferențe semnificative. Invenția lui Weinhold a luat forma unei cutii de sticlă cu pereți dubli, iar Dewar a modificat semnificativ acest design. Prin analogie cu cutia, dispozitivul său a fost, de asemenea, cu pereți dubli; s-a creat un vid între pereții acestui dispozitiv și au fost argintiți, iar pentru a reduce evaporarea lichidului, gâtul dispozitivului a fost îngustat.

Aplicație

Astăzi, producția de vase Dewar a atins o scară industrială, deoarece acestea sunt folosite peste tot nu numai în diverse industrii, ci și în viața de zi cu zi. Puțini oameni știu că un termos este și un balon Dewar. În ceea ce privește industrie, vasele Dewar sunt cel mai des folosite aici pentru alte criofluide. Acest dispozitiv este adesea folosit și în medicina veterinară și în medicină pentru depozitarea diferitelor materiale biologice.

De cand tipuri variate Vasele au scopuri diferite și sunt utilizate în moduri diferite, deși în toate cazurile, înainte de a introduce conținutul în vas, este necesar să-l aduceți la temperatura corespunzătoare, adică încălzire sau răcire. Temperatura substanței care se află în interiorul dispozitivului este menținută datorită a doi factori: izolarea termică și procesele care au loc cu aceasta.

Termos

Cel mai faimos și popular tip de vas Dewar este termosul. La începutul secolului al XX-lea, Reynold Burger a modificat ușor acest dispozitiv pentru a-l face potrivit pentru uz casnic. Balonul de sticlă a fost plasat într-o carcasă metalică, făcându-l astfel mai sigur și mai durabil, iar dopul care a fost instalat pe balonul Dewar a fost înlocuit cu un dop și un capac.

Inițial, inventatorul se aștepta ca un astfel de dispozitiv să fie folosit pentru depozitarea alimentelor, dar ca urmare, termosul a devenit popular tocmai pentru că putea menține temperatura băuturilor pentru o perioadă lungă de timp. Ziua de naștere a termosului poate fi considerată 30 septembrie 1903, deoarece în această zi Burger a primit un brevet pentru invenția sa și a început producția.

Povestea nu se termină tot aici. Dewar, care a aflat că o versiune îmbunătățită a dispozitivului său a fost un succes comercial și l-a ajutat pe Burger să câștige bani decent, a intentat un proces. Dar, deoarece dispozitivul său nu a fost brevetat, instanța nu i-a satisfăcut pretențiile.

Balonul Dewar, inventat de un om de știință scoțian, a câștigat o mare popularitate aproape imediat după naștere și nu l-a pierdut până în prezent. Este utilizat pe scară largă atât în industrie, cât și în viața de zi cu zi, ceea ce îl face unul dintre cele mai importante