Сосуд Дьюара

Сосуд Дьюара
Сосуд Дьюара для жидкого кислорода

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 счет хорошей теплоизоляции и/или процессов в хранимом веществе (например, кипение). В этом основное отличие сосуда Дьюара от термостатов, криостатов.

Содержание

История изобретения

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. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898)[3] и даже твердый (1899) водород[4].

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 потери на излучение обе внутренние поверхности колбы были покрыты отражающим слоем. Дьюар использовал в качестве отражающего покрытия серебро. Подобная конструкция применяется и в современных дешевых бытовых термосах.

Современные конструкции

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 емкостей, до 5 % в сутки — для малых объёмов.

Гелиевые сосуды Дьюара

Схема сосуда Дьюара для гелия
1 — горловина для заливки азота; 2 — головка со штуцерами; 3 — горловина гелиевой емкости; 4 — емкость для жидкого азота; 5 — тепловые экраны; 6 — емкость 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 емкостей на 100 л.

Азот испаряется из сосуда Дьюара
Пара 250 литровых сосудов Дьюара с жидким гелием.

Назначение и применение

  • В быту и в пищевой индустрии, сосуды Дьюара (термосы) часто применяются для сохранения температуры еды или напитков.
  • 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).

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.

См. также

Примечания

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Поможем сделать НИР

Полезное


Смотреть что такое "Сосуд Дьюара" в других словарях:

  • сосуд Дьюара — Diuaro indas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vakuuminis indas, kuriame ilgą laiką galima laikyti skysčius toje pačioje arba labai lėtai kintančioje temperatūroje. Diuaro inde galima laikyti skystą helį, azotą ar pan.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • сосуд Дьюара — Diuaro indas statusas T sritis chemija apibrėžtis Termosas suskystintoms dujoms laikyti. atitikmenys: angl. Dewar flask; vacuum bottle; vacuum flask; vacuum vessel rus. сосуд Дьюара …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • сосуд Дьюара — Diuaro indas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Dewar flask; Dewar vacuum flask; vacuum bottle vok. Dewar Gefäß, n; Vakuummantelgefäß, n rus. сосуд Дьюара, m pranc. dewar, m; vase de Dewar, m …   Fizikos terminų žodynas

  • СОСУД ДЬЮАРА — Специальный холодильный сосуд для замораживания и хранения спермы производителей в жидком азоте. Представляет собой двухстенную емкость из алюминиевых сплавов или нержавеющей стали. Между стенками помещена специальная теплоизоляция. Для повышения …   Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных

  • Дьюара сосуды — Сосуд Дьюара для жидкого кислорода Сосуд Дьюара сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре. Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура… …   Википедия

  • ДЬЮАРА СОСУД — колба с двойными посеребренными изнутри стенками, из пространства между которыми выкачан воздух. Теплопроводность разреженного газа между стенками столь мала, что температура веществ, помещаемых в сосуд Дьюара, сохраняется постоянной долгое время …   Большой Энциклопедический словарь

  • Дьюара сосуд — колба с двойными посеребрёнными изнутри стенками, из пространства между которыми выкачан воздух. Теплопроводность разрежённого газа между стенками столь мала, что температура веществ, помещаемых в Дьюара сосуд, сохраняется постоянной долгое время …   Энциклопедический словарь

  • Дьюара сосуд — сосуд с двойными стенками, между которыми создан вакуум не менее 1.33 мН/мІ (10–5 мм рт. ст.), что обеспечивает высокую теплоизоляцию внутреннего объёма сосуда. Предложен английским физиком Дж. Дьюаром в 1898 г. Простейший сосуд Дьюара… …   Энциклопедия техники

  • Дьюара сосуд — Дьюара сосуды: а, б стеклянные; в металлические для жидких газов (азота и гелия). ДЬЮАРА СОСУД, колба с двойными посеребренными изнутри стенками, из пространства между которыми выкачан воздух. Теплопроводность разреженного газа между стенками… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • ДЬЮАРА СОСУД — сосуд с двойными стенками, между которыми создан вакуум, что обеспечивает высокую теплоизоляцию вещества, находящегося внутри сосуда. Обычно в таких сосудах хранят и перевозят сжиженные газы. Небольшие Д. с. изготовляют из стекла, большого объёма …   Большая политехническая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»