Dewar hajó szerkezete. Mi az a Dewar hajó? Milyen a Dewar hajó szerkezete? Élelmiszertermosz - a találmány története. Videó. Dewar hajó szerkezete

Igényeikhez képest nem mindenkinek van fogalma a készülékéről. Most elmondjuk, hogyan van elrendezve ez a tartály, és miért tartják meg a kriogén folyadékok tulajdonságaikat benne.

Egy modern hajó prototípusa

A kriogén folyadékok első tárolótartályát a tizenkilencedik század végén találták fel Németországban. Aztán egy dupla falú üvegdoboz volt, amely között vákuumot hoztak létre. J. Dewar skót tudós úgy fejlesztette tovább a találmányt, hogy keskeny nyakú lombik alakját adta neki.

Ezt a kialakítást nem véletlenül választották - a keskeny nyak megakadályozza a kriogén folyadékok gyors elpárolgását, és a falak közötti vákuum segít fenntartani az anyagok kívánt hőmérsékletét. A falak belülről ezüstözést kaptak, ami további hőszigetelést biztosított. Az új technológiák megjelenésével a design javult, amíg meg nem kaptuk azt a terméket, amelyet most használunk.

Modern Dewar hajók tervezése

Az általunk megszokott modern termékek némileg eltérnek elődeiktől. Míg az első Dewarok üvegből készültek, most alumíniumból vagy rozsdamentes acélból készülnek. Az anyagválasztásban fontos szerepet játszik az erő és a súly.

A Dewar hajó fő összetevői:

• külső és belső edény;
• nyak;
• fedő;
• adszorbens a falak közötti térhez.

A külső és a belső erek a nyaknál vannak összekötve. A köztük lévő térből levegőt szivattyúznak ki 10 -2 Pa nyomásra (vákuum jön létre). A belső edény falait kívülről adszorbens borítja. Ez azért történt, hogy eltávolítsák a maradék gázokat a vákuumtérből.

A nyak összeköti az edény mindkét részét. Modelltől függően a nyak lehet keskeny vagy elég széles (akár 210 mm átmérőjű). Erősített műanyagból készült, rozsdamentes acél segítségével csökkenthető a gyártási költség.

Az edény fedele lehetővé teszi a nyak szoros (de nem hermetikus) zárását. Ezenkívül egy habhenger is van ráerősítve, amely lezárja és segíti a felesleges folyékony nitrogén elvezetését. Elhagyták az edény falainak ezüstözését, és polírozással helyettesítették.

Ha nagy teljesítményű Dewars-t keres, javasoljuk, hogy rendelje meg őket üzletünkből. Minden termékhez garancia jár, és a termékek nagy választéka lehetővé teszi a legjobb választás kiválasztását.

A Dewar edények segítenek az anyagot alacsonyabb vagy magasabb hőmérsékleten tárolni. Az ilyen eszközök egyik fő tulajdonsága az alacsony hővezető képesség. Ennek köszönhetően a hőmérséklet megtarthatja eredeti értékét. Ezen túlmenően, ennek a faktornak az aktiválását az anyagban végbemenő különböző irányú folyamatok is elősegítik.

Modern hajó kialakítás

Hajók készülnek dewar hajók szóval... Mindkét üveg – a belső és a külső is – hőálló alumíniumból készül. Néha rozsdamentes acél is használható fő alkatrészként. Az anyag fő tulajdonsága az edénybe helyezéshez a fajsúly. A két pohár között egy jumper található. Elég erősnek kell lennie, ugyanakkor elég vékonynak. Készülhet rozsdamentes acélból vagy a legtartósabb műanyagból (a legújabb trendek).

A gyártók folyamatosan szembesülnek azzal a kérdéssel, hogy a meglévő rögzítés miatt biztosítsák a vákuumtömítést. Ehhez a kívül lévő edényt speciális anyaggal - adszorbenssel - borítják. Az ilyen anyag képes elnyelni az edényben felszabaduló felesleges gázokat. A hőveszteség csökkentése érdekében az edényt hőszigetelő anyaggal borítják. Az esetleges konvekciós folyamat csökkentése érdekében a fedélhez egy habhenger van rögzítve, amely átfedi a jumpert, de nem teszi ezt meg teljesen. Az összes alacsony nyomású gázt kiszivattyúzzák a vákuumtartományból. A felület belülről gondosan polírozott.

Hélium Dewars

A hélium felhasználása a hajó tervezésében az alacsony hőveszteségnek köszönhető. Ezért az ilyen típusú edények folyékony nitrogénnel hűtött héliummal vannak árnyékolva. A képernyőhöz olyan fémeket használnak, amelyek jól vezetik a hőt. Egy ilyen Dewar-edényben két jumper figyelhető meg: az egyik folyékony nitrogénhez, a másik héliumhoz készült. A hélium jumpert is szállítjuk leeresztő szerelvényekkel, csatlakozókkal a nyomásmérő és a szifon csatlakoztatásához. Az ilyen szabályozási módszerek lehetővé teszik egy bizonyos nyomás felépítését és az elvégzett manipulációk ellenőrzését.

A Dewar hajók köre

Bárki használja élete során szinte minden nap Dewar edényt, néha egyáltalán nem tud róla. A közönséges termosz egy edénymodell, amelyet tea, kávé és egyéb italok tartósítására alakítottak ki. A Dewarokat kísérleti kutatásokhoz használják, hogy segítsék az anyagok hűtését. Ezenkívül ez a berendezés lehetővé teszi, hogy változatlan biológiai mintákat hagyjon az orvostudományban való felhasználásra.

Dewar tankok

Különféle típusú tartályokat használnak hűtött anyagok távolsági szállítására. A gyártás elve megegyezik, csak a térfogatok nőnek a hagyományos edényekhez képest. Az alap, ami elkészítimobil dewar tankokfelhordható - falak dupla fenékkel. Az üvegek gyártásának anyaga acél, és ebből készülnek jumperek. Hűtőközegként folyékony nitrogént használnak, a tartályt héliumréteggel lehet árnyékolni. A Dewar tartályok segítenek megőrizni a hűtött anyag tulajdonságait eredeti állapotukban.

Dewar hajók hőszigetelése

Korábban két modellt használtak az edény hőszigetelésére: vákuum és hélium árnyékolása, hűtött nitrogénnel párosítva. Mindkét modell nagyon hatékony volt, de mindkét esetben előfordulhat, hogy nagyon apró pontokon kellett javítani. Különösen az esetleges gázszivárgás és a héj integritásának megsértése miatt szinte lehetetlen volt észlelni. A különféle típusú kriogén folyadékok használata lehetővé teszi az edény használatának biztonságának növelését. Hiszen az eredeti termék túl nagy vesztesége esetén a belső és külső környezet nyomáskülönbsége miatt az edény felrobbanhat.

A nitrogén szivattyúzására szolgáló csővezetékek hőszigetelése

A nitrogén azon anyagok közé tartozik, amelyek folyamatos ellenőrzést igényelnek a szivattyúzás és a szállítás során. Ezért az ezzel a gázzal érintkező csővezetékek hőszigetelésének megfelelőnek kell lennie. Gyakrabbancsővezetékek hőszigetelésema folyékony kerámia anyag formájában végzik. A folyékony konzisztenciában rengeteg, oxigénnel teli szilikon golyó, a szem számára láthatatlan, folyamatosan mozog. Az ilyen folyadék alapja az akril polimerek, a szintetikus gumi és a szervetlen elemek. Ez a kombináció hozzájárul az anyag nagyobb rugalmasságához, nagyobb megbízhatóságához. Az ilyen folyékony anyag általában fehér színű. Elég gyorsan szárad, kialakítva a szükséges védőfóliát.

Új hőszigetelési módszer

A nitrogén és egyéb anyagok szállítására és tárolására bevezetett technológiáknak (folyékony hőszigetelés alkalmazása) köszönhetően a Dewar hajók gyártása is jóval olcsóbbá válik. Ezzel párhuzamosan a készülékek gyakorlati célú használatának előnyei jelentősen megnőnek. Ez vonatkozik az azonos alapon készült tartályokra és kishajókra is.

1879-ben A. Weinhold német fizikust egy tisztán tudományos probléma foglalkoztatta: hogyan lehet laboratóriumokban tárolni folyékony vagy akár szilárd hidrogént, amelynek olvadáspontja akár -259,2 °C. Olyan edényre volt szükség, amely még meleg helyiségben is ilyen alacsony hőmérsékletet tud tartani. A kijáratot megtalálták. A tudós azzal az ötlettel állt elő, hogy két vékony falú üvegedényt egymásba helyezve kapcsoljon össze, hermetikusan forrassza a nyakakat, és szivattyúzza ki a levegőt a köztük lévő térből. Így a vákuum megtartotta a belső tartály hőmérsékletét, nem engedve, hogy felmelegedjen vagy lehűljön (a szokásos ablaktáblák). Tapasztalt üvegfúvó lévén a fizikus könnyedén leírta az eredményt „Demonstration Experiments in Physics” című könyvében, szerényen „Weinhold palackjának” nevezve a találmányt. Néhány évvel később skót kollégája, James Dewar javította a terméket az edény belső falainak ezüstözésével, hogy jobban fenntartsa a hőmérsékletet. És az "üvegből" "Dewar-edény" lesz.

De a fejlesztések ezzel nem értek véget. német Burger üvegfúvó, aki sokáig lombikot gyártott laboratóriumok számára, megjegyezte, hogy a Dewar-edény nemcsak a tudományban, hanem a mindennapi életben is hasznos lehet.

1903-ban Burger némileg módosította a Scot vákuumtartályát, a törékeny üveget fémhéjba öltöztette, és funkcionális csészefedelet kapott, és ő volt az első a három fejlesztő közül, aki kitalálta a találmány szabadalmaztatását. Hamarosan versenyt hirdettek a legjobb névért újdonságok. A németek aktívan javasolták a hajó különféle bonyolult elnevezéseit. A győztes azonban egy müncheni lakos lett, aki emlékezett a görög therme (forró) szóra. Tehát egy termo-edény, pontosan olyan, mint a gyártását elindító cég kapták a nevüket. 1904-ben a német THERMOS GMBH cég megkezdte a Dewar edények sorozatgyártását, attól a pillanattól kezdve termoszként emlegetve.

Természetesen a termosz megalkotója, James Dewar megpróbálta bizonyítani a találmány jogait, ami addigra már komoly bevételt hozott. Sajnos a tudós nem érte el az igazságot, és Reinhold Burger maradt az egyetlen fejlesztő a szabadalomban.

Azóta több mint száz év telt el. Mostantól tetszőleges űrtartalmú és színű termoszt választhat fém, műanyag és akár üveges tokban. És például a szovjet időkben szinte minden családban volt egy nagy bádogtermosz, piros vagy kék színű, virágokkal díszítve Vagy egy kép a felkelő napról. Fényes és fényes, a szovjet konyhában jól látható volt, mint egy bútordarab. A német termosz nem jutott el az Unióba, de könnyű volt kínai megfelelőt vásárolni. Az országba hozott termoszok nagy részét a pekingi szarvasgyárban gyártották. Valójában a külföldi cégek neveit általában átírják, nem pedig lefordítják, de Olen úgy döntött, hogy elhagyja kínai néven, Bejiing Deer (pekingi szarvas) néven lép be a nyugati piacra. Így lépett életünkbe egy német nevű bádog kínai.

A termosz kialakítása nagyjából azóta sem változott, egy apró, de nagyon fontos részlet - a dugók - kivételével. A felső fedőpohárral ellentétben nem csavarodott be. A tény az, hogy a kínai termosz belső edénye üvegből állt, és nem volt menet. Így csak egy fedél-dugót használtak, általában fából. Természetesen egy ilyen edényt nem lehetett megfordítani, ami nem mindig lehetséges a természetben ill hosszú utakon.

Manapság rengeteg márka és fajta termosz létezik: ételekhez, italokhoz, termobögrékhez. Egyszóval a fejlődés nem áll meg. Ez azonban sokak számára nem csak egy tárgy, hanem meleg emlékeztető a kellemes eseményekre: kirándulás a természetbe barátokkal, hosszú utazás vagy téli séta.

Videó Mi az a termosz?

A Dewar edény a modern termoszok nagyapja. Ma már nincs probléma a szükséges termékek bizonyos hőmérsékleten történő hosszú távú tárolásával. Egy ilyen edény feltalálásának oka az volt, hogy a fizikusoknak nem volt lehetőségük a gázokat egy ideig folyékony állapotban tartani. A Dewar folyékony nitrogén pontosan az a találmány volt, amely sikeresen megoldotta a problémát. És mint mindig, a tudományos munkára szánt lelet megtalálta a mindennapi életben való alkalmazását.

Sztori

Az úgynevezett Dewar hajó története 1881-ben kezdődött. Adolf Ferdinand Weinhold német tudós kifejlesztette a legelső tartályt, amelyet cseppfolyósított földgáz tárolására használtak.

Dupla falú üvegdoboz volt. A tervezési jellemző az volt, hogy a levegőt kiszivattyúzták a falak közötti térből. Egy ilyen edényben folyékony oxigént lehetett tárolni. A feltaláló az edényt "Weinhold-palacknak" nevezte.

1892-ben a skót kémikus és fizikus, Sir James Dewar javított az A.F. Weinhold tervezésén. Az üvegdoboz alakját változtatta és keskeny nyakú lombikká vált, ami nagymértékben csökkentette a folyadék elpárolgását. Ráadásul Dewar irányában a falak közötti teret ezüstözött. Most először sikerült nemcsak folyékony, hanem szilárd hidrogént is előállítani és tárolni.

Az első bemutatóra egy nyilvános előadáson került sor 1893 januárjában, a hajók tömeggyártása 1904-ben kezdődött. A Thermos GmbH (Németország) céget termoszok gyártására alapították, és ő vállalta a találmány kereskedelmi célú megvalósítását.

Működési elve

Hogyan működik egy Dewar hajó? A készülék készüléke zseniális egyszerűségében feltűnő: dupla falú üveg- vagy fémlombik, amely között levegőt pumpálnak ki. Egy ilyen rendszer jelentősen csökkenti a falak hővezető képességét.

A megmaradt nagyon kis mennyiségű levegőmolekula átadja a környezeti hőmérsékletet a Dewar edény tartalmának. Ez a maradék hővezető képesség a folyékony gáz állandó és fokozatos elpárolgását idézi elő.

Ez viszont a tartályon belüli nyomás növekedéséhez vezet. A közelgő robbanás elkerülése érdekében a készülék biztonsági szeleppel van ellátva, vagy lazán zárva van. A lazán zárt dugó kevés hatással van a folyékony nitrogén elpárologtatására. A hőátadás alulról felfelé lassú, és az edényben lévő lyuk területe elhanyagolható.

Így a gáz fokozatosan kiengedésre kerül. Az anyagveszteség jelentéktelen, például egy kilogramm folyékony levegő mindössze 4 grammot veszít 10 nap alatt a tárolás során.

Egy ilyen eszköz lehetővé teszi a gáz folyékony halmazállapotú tárolását és szállítását hosszú ideig, ami nagyon fontos a modern ipar számára.

Modellek

Számos iparágban a Dewar hajót különféle célokra használják. Számos modell létezik:

• Х, ХТ, LD sorozat - alumínium, üvegszálas nyak, folyékony nitrogén és bioanyagok szállítására és tárolására szolgál;
• SK, SDP sorozat - üvegszálas nyakkal, alumíniumból, szállításra, kis mennyiségű folyékony nitrogén tárolására szolgál;
• SDS sorozat - alumínium, üvegszálas száj a bioanyagok szállítására és tárolására szolgál;
• függőleges (térfogat 28-660 liter) - rozsdamentes acélból készült, nitrogén-oxid, folyékony nitrogén, szén-dioxid, argon, oxigén szállítására és tárolására szolgál;
• vízszintes - rozsdamentes acélból készült, folyékony nitrogén tárolására szolgál.

Emellett hatalmas vasúti és autótartályok gyártását is elsajátították. Vannak speciálisan felszerelt hajók is, amelyek nagy mennyiségű cseppfolyósított gázt szállítanak.

Alkalmazás

A Dewar hajót széles körben használják a modern iparban. Leggyakrabban az eszközt használják:

• a mindennapi életben - italok, élelmiszerek (termoszok) hosszú távú tárolására;
• az iparban, laboratóriumokban - folyékony nitrogén és más krio-folyadékok tartósítására;
• az állatgyógyászatban és az orvostudományban - biológiai anyag tárolására;
• geofizikában - forró kutakban végzett munkához (a kristályokat és az elektronikus alkatrészeket edénybe helyezik).

Ár

Jelenleg a termoszok márkáinak és fajtáinak széles választéka található a piacon. A kis háztartási cikkeket élelmiszerekhez vagy folyadékokhoz (tea, kávé) használják. Az ár a gyártó mennyiségétől, anyagától és márkájától függően 5 és 50 dollár között mozoghat.

Egy nagyságrenddel magasabbak azok a hajók, amelyeket ipari méretekben használnak, és amelyeket Dewar hajónak neveznek. Az árat a kivitelezés mennyisége és minősége határozza meg. Egy jó, nagy volumenű készülék több száz dollárba is kerülhet:

• X-40SP modell (Kharkov Transport Equipment Plant, Ukrajna) - 650 dollár;
• L2050 modell (Cryo Diffusion, Franciaország) - 1050 USD;
• XT-3 modell (Taylor-Wharton, Szlovákia) - 220 dollár.

A kriogén folyadékok szállítására szolgáló tartálykocsik, közúti vagy vasúti, több tízezer dollárba kerülnek.

A termoszt három ember negyedszázados erőfeszítésével találták fel. 1879-ben A. Weinold professzor fizikus egy duplafalú üvegedény alkalmazását javasolta, amelynek falai között vákuum található a folyékony gázok tárolására. 1890-ben az angol vegyész, James Dewar professzor javította a Weinhold palackot a falak ezüstözésével, ami csökkentette a falakon keresztüli hőszivárgást. Végül 1904-ben a berlini üvegfúvó R. Burger védőburkolatot adott a Dewar-edényhez, és elkezdte árulni termoszként forró kávéhoz vagy húsleveshez.

A Dewar edény egy „edény az edényben” tartály, amelynek falát többrétegű szigeteléssel (alumínium fólia ADI-M-0.011 és üvegpapír - üvegfátyol EVTI-7) töltik ki, és a gyártás során a levegőt maradékként evakuálják. nyomás 10 (-4) Hgmm. Cikksz. A mélyvákuum fenntartása érdekében egy adszorbens és egy hidrogénabszorber található a falak közötti térben. Az edény anyaga AMts alumíniumötvözet, aminek köszönhetően a Dewar edény felső zónájában a hőmérséklet nem emelkedik mínusz 170 Celsius fok fölé akkor sem, ha 5 kg van benne. (12%) folyékony nitrogén.

Jelenleg a kriogén berendezéseket kereskedelmi forgalomban gyártják ( görög kriók- hideg, genos- születés) különböző típusú és márkájú: ipari Dewar hajók - SDP: SDP-5, SDP-10, SDP-16, SDP-25, SDP-40 stb. (az ábra az edény űrtartalmát jelenti literben); SD - mezőgazdasági: SDS-5, SDS-20, SDS-30, Kh-30 (Kharkov-30) stb.; helyhez kötött tárolók - KhSZhA, KV-6202, KhB-0,5 (500 literhez), KhB-0,2 (240 literhez) stb.

A Dewar hajó legfontosabb jellemzője a folyékony nitrogén teljes elpárolgása, amely minden SDP és SDS esetében 30-35 nap, a régi típusú AT-6 edényekben pedig akár 20 nap. A folyékony nitrogén elpárolgása az SDP-5-ről az SDP-40-re 10-24 g / óra (4,8-1,8% naponta!), SDS-20-ban, SDS-35-ben, SDS-50-ben 10,12, 14 g /h.

Az új generációs "SDS-35M" és SDS-6M Dewar hajók tökéletesebb többrétegű hőszigeteléssel és nagy vákuummal rendelkeznek; az alumíniumötvözet belső és külső rétegét üvegszálas nyak köti össze, míg a folyékony nitrogén teljes elpárolgási ideje eléri a 300, illetve 48 napot, a folyékony nitrogén illékonysága pedig 3,9 és 4,6 g/óra. (Lásd a Dewar-edény diagramját).

A folyékony nitrogén színtelen folyadék, amely úgy néz ki, mint a víz. Forráspontja -196 °C, fajsúlya 0,804 kg/l, párolgáshője -47,7 kcal/kg. A légköri levegő (folyékony levegő, folyékony oxigén -183 °C) cseppfolyósításával nyert összes kriogén folyadék közül a folyékony nitrogén a legkevésbé veszélyes, kémiailag inert. Párolgása során gáznemű nitrogénné alakul, mely színtelen, szagtalan, nem gyúlékony, fajsúlya 1,16 kg/m3, molekulatömege 28; a légköri levegőben 79% mennyiségben van jelen. Magas nitrogéntartalmú levegő hosszan tartó belélegzése esetén (az oxigéntartalom 16% alatti csökkenése) fejfájást tapasztal, magas nitrogénkoncentráció esetén (például nitrogén kiöntése egy leesett Dewar-edényből) - ájulás. Ezért azokban a helyiségekben, ahol folyékony nitrogénnel dolgoznak, kényszerszellőztetést kell biztosítani. Az ellenőrzőponton a Dewar-lombikot egy arénában, egy speciálisan ráccsal elkerített helyen vagy laboratóriumban tárolják, olyan távolságra az ablaktól vagy ajtótól, hogy a folyékony nitrogénnel való feltöltéshez szükséges tömlő elérje.

Leesés, ütés, éles ütés esetén a belső és a külső edények kapcsolata megszakadhat, mivel csak a nyak területén kapcsolódnak össze, ami vákuumvesztéssel jár, ezért a szállítás során szükséges biztonságosan rögzítse a Dewar hajót az autók hátuljában. A vákuumvesztés első jele a jegesedés, a fagy megjelenése - a "hóköpeny" kialakulása a Dewar hajó burkolatának nyakán, miközben a folyadék nagyon gyorsan elpárolog. Szigorúan tilos az ilyen Dewar edényeket fűtésre olyan helyiségben hagyni, ahol emberek tartózkodhatnak, mivel a nyomásnövekedés a falak közötti térben robbanáshoz vezethet. A vákuumot vesztett Dewar-edényeket legalább három napig melegítik egy elkülönített helyiségben, majd javításra küldik a gyártóhoz.

A Dewar Vessels működésének jellemzője, hogy a kezelőnek rendszeresen meg kell határoznia a folyékony nitrogén szintjét bennük. Az első mérés egy héttel a feltöltés után történik, a második - egy héttel az első után. A mérési eredményeket a naplóban rögzítjük. Hagyományos Dewars esetén a harmadik mérést a feltöltés utáni harmadik héten belül kell elvégezni, miközben rögzíteni kell a környezeti hőmérsékletet és a Dewar kinyitásának számát. A folyékony nitrogén szintjét speciális fémszondával - mérővonalzóval - határozhatja meg: leengedik a Dewar edénybe az aljára, és 15-20 másodpercig tartva eltávolítják - a fagyott zóna megmutatja a Dewar nitrogén mennyiségét hajó.