Boliglån 

Dewar-fartøy: applikasjons- og designfunksjoner. Hva er en Dewar-kolbe? Hva er strukturen til en Dewar-kolbe? Mattermos - oppfinnelsens historie

Kryogen teknologi er spesialutstyr som tillater produksjon, langtidslagring og transport av ulike gasser. Samtidig regnes en av hovedkomponentene i dette utstyret som et Dewar-fartøy.

Hva det er?

Denne gjenstanden er en spesiell type fartøy som er nødvendig for lagring av forskjellige stoffer, hvis temperatur er forskjellig fra temperaturen på innløsningsmediet (lavere eller høyere). Det er ved hjelp av slike kar at det er mulig å lagre stoffer ved den nødvendige temperaturen i lang tid. Generelt fungerer Dewar-kolben som en kjent husholdningstermos.

Strukturen til et Dewar-fartøy

For å sikre lav varmeledningsevne er Dewar-fartøyet produsert ved hjelp av en spesiell teknologi. Den består av 2 reservoarer:

  • utvendig;
  • innvendig.

Begge disse beholderne er laget av varmebestandig aluminium, men i noen tilfeller kan rustfritt stål være hovedmaterialet. Det er hoppere mellom tankene. De må være både tynne og sterke nok. Rustfritt stål kan gi slike egenskaper, men nylig blir det i økende grad erstattet av spesialisert slitesterk plast. Det er andre funksjoner som kan øke effekten av å bruke et Dewar-fartøy.

Den utvendige tanken er dekket med absorbent. Denne ekstra beskyttelsen lar deg effektivt absorbere gasser som frigjøres av stoffet fra innsiden av karene.

Et lag med termisk isolasjon på det ytre karet gjør at varmeledningsevnen kan reduseres til et minimum.

Det indre karet gjennomgår også spesiell forberedelse - det er nøye polert for å gi det perfekt glatthet. En skumsylinder er installert på lokket for å forhindre start av konveksjonsprosessen.

Dewar stridsvogner

Utviklingen av Dewar-kolber hadde en betydelig innvirkning på lagring og transport av ulike stoffer, inkludert flytende nitrogen. Store containere, som kalles "tanker", gjør det mulig å lagre og transportere stoffer i store volumer. De kan ha forskjellige volum, opptil 50 liter. Avhengig av bruksformålet kan du velge enten en veldig liten eller en stor tank.

Et karakteristisk trekk ved dette fartøyet er dets ekstremt slitesterke vegger og håndtak for enkel bæring. Transport av tanker ved hjelp av håndtak er så praktisk og trygt som mulig, selv med tanke på de lave temperaturene til det transporterte stoffet - det er ingen risiko for kuldeforbrenninger på hendene.

Bruksområder for Dewar-fartøy

Tanker som tillater lagring og transport av stoffer ved lave temperaturer har fått bred bruk. Dette gjelder spesielt for transport og lagring av flytende nitrogen. Så du kan kjøpe en Dewar-kolbe for helt andre bruksområder.

  1. Medisin. Flytende nitrogen har funnet anvendelse innen nevrokirurgi, gynekologi, otorhinolaryngologi, nevrokirurgi, kirurgi og andre områder. Med dens hjelp fjernes ondartede og godartede svulster og forskjellige patologiske vev. Samtidig er prosedyren rask og smertefri, og det er ingen arr igjen etter den.
  2. Kosmetologi. I dette området har nitrogen fått ikke mindre popularitet. Med dens hjelp er det mulig å bli kvitt papillomer og vorter. Kryomassasje utføres med nitrogen, som et resultat av at huden får en sunn farge, glatthet og ungdom. Kryosaunaer er et annet sted hvor du rett og slett ikke kan klare deg uten en Dewar-kolbe. På bare 2-3 minutter etter å være i en messe med flytende nitrogen, kan en person begynne å effektivt gå ned i vekt, forynge og forbedre hudens tilstand.
  3. Dyremedisin. Dewar-tanker i dette området kan tjene som en container for transport av biomaterialer (brukes til kunstig inseminering av dyr).
  4. Laboratorier. Flytende nitrogen brukes i vitenskapelige selskaper og laboratorier. I tillegg er en slik beholder nødvendig for å bevare mange stoffer ved en viss temperatur.
  5. Maskinteknikk og industri. Ganske ofte brukes nitrogen for å oppnå økt styrke av metalldeler.
  6. Matlaging. Molekylær mat... For disse kulinariske herlighetene basert på en fysisk og kjemisk prosess, må du også kjøpe Dewar-kolber. Det er med deltakelse av flytende nitrogen at det oppstår kjemiske reaksjoner. For restauranter som jobber i tradisjonell retning av matlaging, er nitrogen også nyttig. Det hjelper å kjøle ned mat umiddelbart.
  7. Underholdning. Dewar tanks er noe uten hvilket mange underholdningsshow for barn og voksne er umulige.

Med tanke på alt det ovennevnte kan vi konkludere: Kryogent utstyr som et Dewar-fartøy er utbredt i mange industri- og vitenskapsgrener. Dessuten øker etterspørselen etter det jevnt.

Termosen ble oppfunnet av tre personer over et kvart århundre. I 1879 foreslo fysiker professor A. Weinold å bruke et dobbeltvegget glasskar med vakuum mellom veggene for å bevare flytende gasser. I 1890 forbedret den engelske kjemikeren professor James Dewar "Weinhold-flasken" ved å forsølve veggene, noe som reduserte varmelekkasjen gjennom veggene. Til slutt, i 1904, la Berlin-glassblåseren R. Burger et beskyttende skall til Dewar-kolben og begynte å selge den som termos for varm kaffe eller buljong.

Dewar-fartøyet er en "fartøy i et fartøy"-tank, hvis mellomrom er fylt med flerlagsisolasjon (aluminiumsfolie ADI-M-0.011 og glasspapir - glassslør EVTI-7) og luften under produksjonen evakueres til en resttrykk på 10 (-4) mmHg Art. For å opprettholde et dypt vakuum, er en adsorbent og en hydrogenabsorber plassert i mellomveggene. Materialet til fartøyet er aluminiumslegering AMts, takket være at temperaturen i den øvre sonen av Dewar-fartøyet ikke stiger over minus 170 grader Celsius selv med 5 kg i den. (12 %) flytende nitrogen.

For tiden produseres kryogent utstyr kommersielt ( gresk Krios- kaldt, genos- fødsel) av forskjellige typer og merker: industrielle Dewar-fartøyer - SDP: SDP-5, SDP-10, SDP-16, SDP-25, SDP-40, etc. (tallet indikerer fartøyets kapasitet i liter); SD - landbruk: SDS-5, SDS-20, SDS-30, X-30 (Kharkov-30), etc.; stasjonære lagringsanlegg – HSZHA, KV-6202, KhB-0,5 (for 500 l.), KhB-0.2 (for 240 l.), etc.

Den viktigste egenskapen til Dewar-fartøyet er perioden med fullstendig fordampning av flytende nitrogen, som for alle SDP og SDS er 30-35 dager, og i fartøyer av den gamle AT-6-typen - opptil 20 dager. Volatiliteten til flytende nitrogen fra SDP-5 til SDP-40 varierer fra 10 til 24 g/t (4,8-1,8 % per dag!), i henholdsvis SDS-20, SDS-35, SDS-50, 10,12, 14 g /t.

Ny generasjon Dewar-fartøy «SDS-35M» og SDS-6M – har mer avansert flerlags termisk isolasjon og høyt vakuum; indre og ytre lag av aluminiumslegering forbundet med en glassfiberhals, mens tiden for fullstendig fordampning av flytende nitrogen når henholdsvis 300 og 48 dager, og flyktigheten til flytende nitrogen er 3,9 og 4,6 g/time. (Se fig. Diagram av et Dewar-fartøy).

Flytende nitrogen er en fargeløs væske, utseende ligner på vann. Dens kokepunkt er -196 °C, egenvekt er 0,804 kg/l, fordampningsvarme er -47,7 kcal/kg. Av alle kryogene væsker som oppnås ved å gjøre atmosfærisk luft flytende (flytende luft, flytende oksygen -183 °C), er flytende nitrogen den minst farlige og kjemisk inerte. Fordamper og blir til nitrogengass, som er fargeløs, luktfri, ikke-brennbar, dens egenvekt er 1,16 kg/m3, molekylvekt 28; i atmosfærisk luft er det inneholdt i en mengde på 79%. Ved langvarig innånding av luft med høyt nitrogeninnhold (reduksjon i oksygeninnhold mindre enn 16%), opplever en person hodepine, og med høye konsentrasjoner av nitrogen (for eksempel å helle nitrogen fra en falt Dewar-kolbe), oppstår en besvimelsestilstand . Derfor må det i rom der de arbeider med flytende nitrogen være tvungen ventilasjon. På punktet lagres Dewar-kar i en lekegrind, på et spesielt inngjerdet sted eller laboratorium, i en slik avstand fra et vindu eller en dør at en slange for fylling med flytende nitrogen kan nå den.

Ved fall, støt eller plutselig støt kan det oppstå en forstyrrelse av forbindelsen mellom de indre og ytre karene, siden de bare er koblet sammen i nakkeområdet, som er ledsaget av et tap av vakuum, derfor under transport , er det nødvendig å sikre Dewar-fartøyet sikkert i kjøretøyets kropp. Det første tegnet på tap av vakuum er ising, utseendet på frost - dannelsen av en "snøfrakk" i området av halsen på foringsrøret til Dewar-fartøyet skjer veldig raskt. Det er strengt forbudt å forlate slike Dewar-flasker til oppvarming i et rom der det kan være mennesker til stede, siden en økning i trykket i mellomveggene kan føre til en eksplosjon. Dewar-kolber som har mistet vakuum, varmes opp i minst tre dager i et isolert rom, og sendes deretter til produsenten for reparasjon.

Funksjoner ved driften av Dewar Vessels er at operatøren regelmessig må bestemme nivået av flytende nitrogen i dem. Den første målingen gjøres en uke etter påfylling, den andre - en uke etter den første. Måleresultatene registreres i en journal. For konvensjonelle Dewars er det nødvendig å ta en tredje måling, i løpet av den tredje uken etter påfylling, og det er nødvendig å registrere omgivelsestemperaturen og hvor mange ganger Dewar åpnes. Nitrogenet av flytende nitrogen kan bestemmes med en spesiell metallsonde - en målelinjal: den senkes ned i Dewar-fartøyet til bunnen og holdes i 15-20 sekunder, fjernes - den frosne sonen vil vise mengden nitrogen i Dewar Fartøy.

Dewar-kolben er bestefaren til moderne termoser. I dag er det ingen problemer med å bevare de nødvendige produktene i lang tid ved en viss temperatur. Årsaken til oppfinnelsen av et slikt fartøy var at fysikere ikke hadde mulighet til å bevare gasser i flytende tilstand på en stund. Dewar-kolben for flytende nitrogen var nettopp oppfinnelsen som vellykket løste problemet. Og, som alltid skjer, en gudegave for vitenskapelige arbeider fant sin anvendelse i hverdagen.

Historie

Den såkalte Dewar-kolben dateres tilbake til 1881. Den tyske forskeren Adolf Ferdinand Weinhold utviklet den aller første beholderen som ble brukt til å lagre flytende gass.

Det var en glassboks med doble vegger. Et designtrekk var at luft ble pumpet ut fra mellomveggene. Flytende oksygen kan lagres i et slikt kar. Oppfinneren kalte fartøyet "Weinhold-flaske."

I 1892 gjorde den skotske kjemikeren og fysikeren Sir James Dewar noen forbedringer av A.F. Weinholds design. Glassboksen endret form og ble en kolbe med smal hals, noe som reduserte fordampningen av væske betydelig. I tillegg, i henhold til Dewars instruksjoner, ble mellomrommet forsølvet. For første gang ble ikke bare flytende, men også fast hydrogen oppnådd og lagret.

Den første demonstrasjonen fant sted ved en offentlig forelesning i januar 1893, og masseproduksjonen av fartøyene startet i 1904. Thermos GmbH (Tyskland) ble grunnlagt for produksjon av termosflasker, og det tok opp implementeringen av oppfinnelsen for kommersielle formål.

Driftsprinsipp

Hvordan fungerer en Dewar-kolbe? Utformingen av enheten er slående i sin geniale enkelhet: en glass- eller metallkolbe med doble vegger, mellom hvilke luft evakueres. Dette systemet reduserer den termiske ledningsevnen til veggene betydelig.

Den gjenværende svært lille mengden luftmolekyler overfører temperaturen til innholdet i Dewar-kolben miljø. Denne gjenværende termiske ledningsevnen provoserer konstant og gradvis fordampning av den flytende gassen.

Dette fører igjen til en økning i trykket inne i beholderen. For å unngå en uunngåelig eksplosjon er enheten utstyrt med en sikkerhetsventil eller er ikke tett lukket. En løst lukket plugg har liten effekt på fordampningen av flytende nitrogen. Varmeoverføring fra bunn til topp skjer sakte, og arealet av hullet i fartøyet er ubetydelig.

Dermed frigjøres gassen gradvis. Tapet av stoffet er ubetydelig, for eksempel vil ett kilo flytende luft kun miste 4 gram i løpet av 10 dagers lagring.

Denne enheten gjør det mulig å lagre og transportere gass i flytende tilstand i lang tid, noe som er svært viktig for moderne industri.

Modeller

I mange bransjer brukes Dewar-kolber til ulike formål. Det er flere modeller:

  • serie X, XT, LD - aluminium, glassfiberhals, brukt til transport og lagring av flytende nitrogen og biomaterialer;
  • SK, SDP-serien - med en glassfiberhals, laget av aluminium, brukt til transport og lagring av små mengder flytende nitrogen;
  • SDS-serien - aluminium, glassfiberhals brukt til transport og lagring av biomaterialer;
  • vertikal (volum 28-660 liter) - laget av rustfritt stål, brukt til transport og lagring av lystgass, flytende nitrogen, karbondioksid, argon, oksygen;
  • horisontal - laget av rustfritt stål, brukt til lagring av flytende nitrogen.

I tillegg har produksjonen av enorme jernbane- og veitanker blitt mestret. Det er også spesialutstyrte skip som frakter store mengder flytende gass.

applikasjon

Dewar-kolber er mye brukt i moderne industrier. Oftest brukes enheten:

  • i hverdagen - for langtidslagring av drikke og mat (termoser);
  • i industrien, laboratorier - for konservering av flytende nitrogen og andre kryofluider;
  • i veterinærmedisin og medisin - for lagring av biologisk materiale;
  • i geofysikk - for arbeid i varme brønner (krystaller og elektroniske komponenter plasseres i et fartøy).

Pris

For tiden tilbyr markedet et bredt utvalg av merker og typer termoser. Små husholdningsprodukter brukes til mat eller væske (te, kaffe). Prisen, avhengig av volumet, materialet og merkevaren til produsenten, kan variere fra $5 til $50.

Kostnaden for de fartøyene som brukes i industriell skala og kalles Dewar-fartøyer er en størrelsesorden høyere. Prisen bestemmes av volumet og kvaliteten på utførelse. En god enhet med stort volum kan koste flere hundre dollar:

  • modell X-40SP (Kharkov Transport Equipment Plant, Ukraina) - $650;
  • modell L2050 (Cryo Diffusion, Frankrike) - $1050;
  • modell XT-3 (Taylor-Wharton, Slovakia) - $220.

Tanker, vei eller jernbane, for transport av kryogene væsker koster titusenvis av dollar.