Dewar-Gefäße helfen dabei, eine Substanz bei einer Temperatur zu lagern, die einen niedrigeren oder höheren Wert hat. Eine der Hauptqualitäten eines solchen Geräts ist seine geringe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch kann die Temperatur ihren ursprünglichen Wert beibehalten. Darüber hinaus wird die Aktivierung dieses Faktors auch durch in der Substanz selbst ablaufende Prozesse verschiedener Richtungen erleichtert.
Modernes Schiffsdesign
Gefäße werden hergestellt Dewargefäße also ... Beide Gläser - sowohl das Innere als auch das Äußere - bestehen aus hitzebeständigem Aluminium. Manchmal kann Edelstahl als Hauptbestandteil verwendet werden. Die Haupteigenschaft einer Substanz, um sie in ein Gefäß zu geben, ist das spezifische Gewicht. Zwischen den beiden Gläsern befindet sich ein Jumper. Es sollte stark genug sein, aber gleichzeitig dünn genug. Es kann aus Edelstahl oder aus dem haltbarsten Kunststoff (die neuesten Trends) bestehen.
Hersteller stehen immer wieder vor der Frage, ob aufgrund der vorhandenen Befestigung eine Vakuumdichtheit gewährleistet werden muss. Dazu wird das äußere Gefäß mit einer speziellen Substanz - einem Adsorbens - bedeckt. Eine solche Substanz kann überschüssige Gase absorbieren, die im Inneren des Gefäßes freigesetzt werden. Um den Wärmeverlust zu reduzieren, ist das Gefäß zusätzlich mit wärmeisolierendem Material abgedeckt. Um den möglichen Konvektionsprozess zu reduzieren, ist am Deckel ein Schaumzylinder angebracht, der den Jumper überlappt, dies aber nicht vollständig tut. Alle Gase mit niedrigem Druck werden aus dem Vakuumbereich gepumpt. Die Oberfläche wird von innen sorgfältig poliert.
Helium Dewars
Die Verwendung von Helium für seine Verwendung im Behälterdesign ist auf geringe Wärmeverluste zurückzuführen. Deshalb diese Art Das Gefäß ist mit Helium abgeschirmt, das mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird. Für den Schirm werden Metalle verwendet, die Wärme gut leiten. In einem solchen Dewar-Gefäß sind zwei Jumper zu sehen: Einer ist für flüssigen Stickstoff, der andere für Helium. Der Helium-Jumper wird auch mit Ablassarmaturen, Anschlüssen zum Anschließen eines Manometers und eines Siphons geliefert. Mit solchen Kontrollmethoden können Sie einen bestimmten Druck aufbauen und die durchgeführten Manipulationen kontrollieren.
Anwendungsbereich von Dewar-Gefäßen
Jeder Mensch benutzt Dewar-Gefäße fast jeden Tag in seinem Leben, manchmal völlig unbewusst. Eine gewöhnliche Thermoskanne ist ein Gefäßmodell, das für die Aufbewahrung von Tee, Kaffee und anderen Getränken geeignet ist. Dewars werden für die experimentelle Forschung verwendet, um Substanzen kühl zu halten. Darüber hinaus können Sie mit dieser Ausrüstung biologische Proben für deren Verwendung in der Medizin unverändert lassen.
Dewar-Tanks
Tanks verschiedener Art werden verwendet, um gekühlte Substanzen über eine Distanz zu transportieren. Das Prinzip ihrer Herstellung ist identisch, nur die Volumina sind gegenüber herkömmlichen Gefäßen erhöht. Die Grundlage, die machtmobile Dewar-TanksMögliche Anwendung - Wände mit doppeltem Boden. Das Material für die Herstellung von Brillen ist Stahl, aus dem Jumper hergestellt werden. Als Kühlmedium wird flüssiger Stickstoff verwendet, der Tank kann mit einer Heliumschicht abgeschirmt werden. Dewar-Tanks helfen, die Qualitäten des Kühlgutes in ihrem ursprünglichen Zustand zu erhalten.
Thermische Isolierung von Dewar-Gefäßen
Bisher wurden zwei Modelle zur thermischen Isolierung des Behälters verwendet: Vakuum und Abschirmung des Behälters mit Helium, gekoppelt mit gekühltem Stickstoff. Beide Modelle waren sehr effektiv, aber in beiden Fällen konnte es einige sehr kleine Punkte geben, die verbessert werden mussten. Insbesondere bei einem möglichen Gasleck und einer Verletzung der Integrität der Hülle war es fast unmöglich, dies zu erkennen. Die Verwendung von kryogenen Flüssigkeiten verschiedener Art ermöglicht es, die Sicherheit bei der Verwendung des Behälters zu erhöhen. Denn bei zu starkem Verlust des Originalprodukts kann der Behälter aufgrund des Druckunterschieds zwischen Innen- und Außenumgebung explodieren.
Wärmedämmung von Rohrleitungen zum Pumpen von Stickstoff
Stickstoff gehört zu den Stoffen, die während des Pumpens und Transports ständig überwacht werden müssen. Daher muss die Wärmedämmung für Rohrleitungen, die mit diesem Gas in Kontakt kommen, angemessen sein. Am häufigstenWärmedämmung von Rohrleitungenheute wird es in Form einer flüssigen Keramik durchgeführt. Viele mit Sauerstoff gefüllte Silikonkugeln bewegen sich unsichtbar für das Auge ständig in der flüssigen Konsistenz. Die Basis für eine solche Flüssigkeit sind Acrylpolymere, synthetischer Kautschuk und anorganische Elemente. Diese Kombination trägt zu größerer Flexibilität und größerer Zuverlässigkeit des Materials bei. Ein solches flüssiges Material hat normalerweise eine weiße Farbe. Es trocknet schnell genug und bildet den notwendigen Schutzfilm.
Eine neue Methode der Wärmedämmung
Durch die in Betrieb genommenen Technologien (Einsatz flüssiger Wärmedämmung) für den Transport und die Speicherung von Stickstoff und anderen Stoffen soll auch die Herstellung von Dewar-Gefäßen deutlich günstiger werden. Gleichzeitig wird der Praxisnutzen von Geräten deutlich zunehmen. Dies gilt auch für Tanks und kleine Behälter, die auf derselben Basis hergestellt wurden.
HVM, ein italienisches Unternehmen mit Hauptsitz in Livorno, entwickelt und fertigt seit über 20 Jahren ein breites Sortiment an kryogenen Dewargefäßen mit verschiedenen Arbeitsdrücken, verschiedenen Gas- und Flüssigkeitsentfernungssystemen, vertikal und horizontal, palettierter Steuerung usw. Die Produkte des Unternehmens werden bei der Speicherung und dem Transport von Gasen bei niedrigen Temperaturen eingesetzt. Einsatzgebiete:
- industriell
- wissenschaftlich
- Lebensmittel
- Fischzucht
- Kryobiologie
- Tierhaltung
- Schädlingsbekämpfung
Außerdem hat das Unternehmen Anlagen für die Sauerstofftherapie entwickelt (stationär „OXY-BLU“ und kompakt „OXY-LIGHT“).
Alle Produkte erfüllen die europäischen Anforderungen ADR und TPED (Richtlinie 2010/35/UE). Westmedgroup ist der offizielle Lieferant von Kryobehältern für Russischer Markt Medizinische Technologie.
Dewargefäß - ein Gefäß, das für die Langzeitlagerung von Substanzen bei erhöhten oder niedrigen Temperaturen ausgelegt ist. Eine konstante Temperatur wird durch passive Methoden, durch gute Wärmedämmung und/oder Vorgänge im Lagergut (z. B. Kochen) aufrechterhalten. Dies ist der Hauptunterschied zwischen dem Dewar-Gefäß und Thermostaten und Kryostate.
Der erste Behälter zur Lagerung von Flüssiggas wurde 1881 von dem deutschen Physiker A. F. Weinhold entwickelt. Es war ein doppelwandiger Glaskasten mit Luftabzug aus dem Raum zwischen den Wänden und wurde von den Physikern K. Olszewski und S. Vrublevsky zur Speicherung von flüssigem Sauerstoff verwendet.
Der schottische Physiker Sir James Dewar verbesserte 1892 den Weinhold-Glaskasten und verwandelte ihn in einen doppelwandigen Enghalskolben, um die Flüssigkeitsverdunstung zu reduzieren. Der Raum zwischen den Wänden ist versilbert und die Luft wird herausgepumpt. Dewar hängte diese gesamte zerbrechliche Struktur an Federn in einem Metallgehäuse auf. Dank seiner Entwicklung gelang es Dewar als erster, flüssigen (1898) und sogar festen (1899) Wasserstoff zu gewinnen und zu konservieren.
Die ersten Dewars für den gewerblichen Gebrauch wurden 1904 hergestellt, als die deutsche Thermosfirma Thermos GmbH gegründet wurde. In Labor und Industrie wird das Dewar-Gefäß zur Lagerung von Kryoflüssigkeiten, meist flüssigem Stickstoff, verwendet.
In der Medizin und Veterinärmedizin werden spezielle Dewar-Gefäße zur Langzeitlagerung biologischer Materialien bei niedrigen Temperaturen eingesetzt.
In der Geophysik werden bei Arbeiten in heißen Brunnen (ab 400K) elektronische Bauteile und Kristalle in Dewargefäße eingebracht.
Kryostate variieren
nach Art des verwendeten Kältemittels (Stickstoff, Helium, Wasserstoff usw.);
nach dem Material, aus dem sie hergestellt sind (Glas, Metall, Kunststoff);
je nach Verwendungszweck (für Funktechnik, optische, medizinische und andere Forschung, für supraleitende Magnete, Strahlungsempfänger usw.).
Der Vorteil der Verwendung von vertikalen Kryotanks ist die Platzersparnis im Vergleich zu horizontalen Kryotanks. Vertikale Tanks erfordern jedoch im Gegensatz zu kryogenen Transporttanks die Entwicklung eines Projekts für ihre Installation und Registrierung bei den Behörden von Rostekhnadzor.
Für ihre Bedürfnisse hat nicht jeder eine Vorstellung von seinem Gerät. Jetzt werden wir Ihnen sagen, wie dieser Behälter angeordnet ist und warum kryogene Flüssigkeiten darin ihre Eigenschaften behalten.
Der Prototyp eines modernen Schiffes
Der erste Lagertank für kryogene Flüssigkeiten wurde Ende des 19. Jahrhunderts in Deutschland erfunden. Dann war es ein Glaskasten mit doppelten Wänden, zwischen denen ein Vakuum entstand. Der schottische Wissenschaftler J. Dewar verbesserte die Erfindung, indem er ihr die Form einer Flasche mit schmalem Hals gab.
Dieses Design wurde nicht zufällig gewählt - ein schmaler Hals verhindert das schnelle Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten, und das Vakuum im Zwischenwandraum hilft, die gewünschte Temperatur der Substanzen aufrechtzuerhalten. Die Wände von innen wurden einer Versilberung unterzogen, die für eine zusätzliche Wärmedämmung sorgte. Mit dem Aufkommen neuer Technologien wurde das Design verbessert, bis wir das Produkt bekamen, das wir jetzt verwenden.
Design moderner Dewargefäße
Moderne Produkte, an die wir gewöhnt sind, unterscheiden sich etwas von ihren Vorgängern. Waren die ersten Dewars aus Glas, werden sie heute aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt. Eine wichtige Rolle bei der Materialwahl spielen Festigkeit und Gewicht.
Die Hauptkomponenten des Dewar-Gefäßes:
- äußeres und inneres Gefäß;
- Nacken;
- Deckel;
- Adsorptionsmittel für den Wandzwischenraum.
Die äußeren und inneren Gefäße sind am Hals verbunden. Aus dem Raum zwischen ihnen wird Luft bis zu einem Druck von 10 –2 Pa herausgepumpt (es entsteht ein Vakuum). Die Wände des Innengefäßes sind von außen mit einem Adsorbens bedeckt. Dies wurde durchgeführt, um Restgase aus dem Vakuumraum zu entfernen.
Der Hals verbindet beide Gefäßteile. Je nach Modell kann der Hals schmal oder breit genug sein (bis zu 210 mm Durchmesser). Es besteht aus verstärktem Kunststoff, Edelstahl kann verwendet werden, um die Produktionskosten zu senken.
Mit dem Deckel des Gefäßes können Sie den Hals fest (aber nicht hermetisch) schließen. An ihm ist zusätzlich ein Schaumzylinder angebracht, der ihn verschließt und dabei hilft, überschüssigen flüssigen Stickstoff abzulassen. Sie gaben die Versilberung der Gefäßwände auf und ersetzten sie durch Polieren.
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James Dewar (1842-1923) war ein schottischer Physiker und Chemiker, der in London lebte. Im Laufe seines Lebens gelang es ihm, viele Preise und Medaillen zu gewinnen, unglaublich viele Entdeckungen zu machen, von denen viele gespielt wurden wichtige Rolle in der Entwicklung der exakten Wissenschaften. Unter seinen Leistungen in der Physik ist sein Beitrag zum Studium der Temperaturerhaltung mit Hilfe eines von ihm geschaffenen Geräts, das als "Dewar-Gefäß" bezeichnet wird, bemerkenswert. Dieses Gerät wurde entwickelt, um verschiedene Substanzen bei hohen oder niedrigen Temperaturen zu lagern.
Geschichte der Schöpfung
Das Dewar-Gefäß ist eine verbesserte Version eines Geräts, das vom deutschen Wissenschaftler Weinhold entwickelt wurde. Es weist jedoch erhebliche Unterschiede auf. Weinholds Erfindung hatte die Form einer doppelwandigen Glasbox, und Dewar veränderte dieses Design erheblich. In Analogie zur Box war auch ihr Gerät doppelwandig, zwischen den Wänden dieses Geräts wurde ein Vakuum erzeugt und sie waren versilbert, und um die Verdunstung von Flüssigkeit zu verringern, wurde der Hals des Geräts verengt.
Anwendung
Bis heute hat die Produktion von Dewar-Gefäßen einen industriellen Maßstab erreicht, da sie nicht nur in verschiedenen Branchen, sondern auch im täglichen Leben überall eingesetzt werden. Die wenigsten wissen, dass die Thermoskanne auch ein Dewar-Gefäß ist. Aus industrieller Sicht werden hier am häufigsten Dewar-Gefäße für andere Kryoflüssigkeiten eingesetzt. Auch wird diese Vorrichtung häufig in der Veterinärmedizin und Medizin zur Aufbewahrung verschiedener biologischer Materialien verwendet.
Seit verschiedene Sorten Da der Inhalt des Gefäßes unterschiedliche Zwecke hat, wird er auf unterschiedliche Weise verwendet, obwohl es in allen Fällen notwendig ist, den Inhalt vor dem Einbringen des Inhalts in das Gefäß auf die geeignete Temperatur zu bringen, d. h. zu erhitzen oder abzukühlen. Die Temperatur der im Inneren des Geräts befindlichen Substanz wird durch zwei Faktoren aufrechterhalten: die thermische Isolierung und die damit ablaufenden Prozesse.
Thermosflasche
Die bekannteste und beliebteste Art von Dewargefäßen ist die Thermoskanne. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts hat Reynold Burger dieses Gerät leicht modifiziert, um es für den Hausgebrauch geeignet zu machen. Der Glaskolben wurde in ein Metallgehäuse gestellt, wodurch er sicherer und langlebiger wurde, und der auf dem Dewar-Gefäß installierte Stopfen wurde durch einen Stopfen und einen Deckel ersetzt.
Ursprünglich erwartete der Erfinder, dass ein solches Gerät zur Aufbewahrung von Lebensmitteln verwendet werden würde, aber infolgedessen wurde die Thermoskanne gerade deshalb populär, weil sie die Temperatur von Getränken lange halten konnte. Der 30. September 1903 kann als Geburtstag der Thermoskanne gelten, denn an diesem Tag erhielt Burger ein Patent für seine Erfindung und begann mit der Produktion.
Obwohl die Geschichte hier noch nicht zu Ende ist. Dewar, der erfuhr, dass eine aktualisierte Version seines Geräts ein kommerzieller Erfolg war und Burger half, seinen Lebensunterhalt zu verdienen, reichte eine Klage ein. Da sein Gerät aber nicht patentiert war, genügte das Gericht seinen Anforderungen nicht.
Das von einem schottischen Wissenschaftler erfundene Dewar-Gefäß erlangte fast unmittelbar nach seiner Geburt große Popularität und verliert es bis heute nicht. Es ist sowohl in der Industrie als auch im Alltag weit verbreitet, was es zu einem der wichtigsten macht
Bei der künstlichen Befruchtung von Tieren wird zunehmend bei -196° gefrorenes Sperma verwendet, das in speziellen Behältern in flüssigem Stickstoff gelagert wird - Dewar-Kolben.
In der Tierhaltung werden verschiedene Arten von Gefäßen aus in- und ausländischer Produktion verwendet. Das häufigste Gefäß Inlandsproduktion SD 50 mit einem Fassungsvermögen von 52 Litern.
Bei der Arbeit des Personals mit flüssigem Stickstoff und Dewar-Gefäßen ist Folgendes möglich:
- Erfrierungen offener Körperstellen bei Kontakt mit gekühlten Oberflächen oder Einnahme von flüssigem Stickstoff;
- Schwindel, Ohnmacht oder Erstickung infolge einer Abnahme der Sauerstoffkonzentration in der Luft, wenn eine große Menge flüssigen Stickstoffs verdampft;
- Explosion eines Dewar-Gefäßes durch plötzlichen Vakuumverlust, schnelle Desorption von Gasen beim Erhitzen des Gefäßes sowie durch Verdampfen von Stickstoff bei hermetisch geschlossenem Hals;
- Kondensation an durch flüssigen Stickstoff gekühlten Luftsauerstoffoberflächen und Entzündung bei Kontakt mit brennbaren Materialien.
Diesbezüglich ist ein sorgsamer Umgang mit Dewar-Gefäßen unter strikter Beachtung der Gebrauchsanweisung erforderlich. Im Falle eines Sturzes, Stoßes oder plötzlichen Stoßes kann die Unversehrtheit des Außengehäuses oder des Innenbehälters verletzt werden, was mit einem Vakuumverlust einhergeht. Ein Symptom einer solchen Fehlfunktion ist die schnelle Verdunstung von flüssigem Stickstoff und die Vereisung des Außengehäuses. Es ist strengstens verboten, defekte Dewar-Gefäße in den Betriebsstätten zu betreiben oder zu erwärmen. Das entleerte Dewar-Gefäß muss von den eingelagerten Spermien und flüssigem Stickstoff befreit und anschließend drei Tage lang in einem für Personen unzugänglichen Raum aufgewärmt werden.
Dewargefäße können nur mit dafür vorgesehenen Deckeln verschlossen werden. Es ist verboten, den Hals des Gefäßes fest zu schließen; Durch die Verdampfung eines Teils des flüssigen Stickstoffs entsteht im Inneren des Behälters ein Überdruck, sodass Sauerstoff aus der Außenluft nicht in den Behälter gelangen kann. Außerdem besteht durch den Druckanstieg die Gefahr einer Beschädigung des Behälters oder der Freisetzung von flüssigem Stickstoff.
Während des Transports müssen die Dewar-Gefäße und Gegenstände in der Nähe sicher befestigt werden, um Stürze und Beschädigungen zu vermeiden.
Es ist notwendig, flüssigen Stickstoff durch einen flexiblen Metallschlauch mit einem Durchmesser von 18 mm in das Dewar-Gefäß zu gießen, der Druck laut Manometer im Transportbehälter sollte nicht mehr als 0,5 atm betragen. Der flexible Metallschlauch muss bis auf den Boden in den Behälter abgesenkt werden, damit der Stickstoffstrahl den Schlauch nicht aus dem Hals wirft, da dies in der Nähe arbeitende Personen erleiden könnte. Aus dem Dewar-Gefäß und dem Gefäß wird durch einen breiten Metalltrichter gegossen.
Während des Füllvorgangs ist es strengstens verboten, in den Behälter zu schauen, um den Flüssigkeitsstand zu bestimmen. Das Auftanken gilt als abgeschlossen, wenn die ersten Flüssigkeitsspritzer am Hals erscheinen. Besondere Vorsicht ist beim Befüllen von warmen Dewars geboten, d.h. neu oder aufgewärmt. Füllen Sie Dewars nicht nur mit flüssigem Stickstoff.
Führen Sie Pinzetten, Kanister und andere Gegenstände langsam in flüssigen Stickstoff ein, um Spritzer zu vermeiden, die durch das „Kochen“ der Flüssigkeit bei Kontakt mit warmen Gegenständen verursacht werden. Um sicherzustellen, dass sich Spermien immer in flüssigem Stickstoff befinden, werden die für ihre Lagerung vorgesehenen Dewar-Gefäße regelmäßig aufgefüllt, wenn der Füllstand an flüssigem Stickstoff auf die Hälfte des Fassungsvermögens des Gefäßes gesunken ist. Die Kontrolle des Stickstoffgehalts erfolgt durch periodisches Eintauchen eines Metall- oder Holzlineals in Stickstoff.
Flüssiger Stickstoff als leichter flüchtige Komponente ist mit Sauerstoff und Verunreinigungen angereichert. technisches Produkt. In einer Mischung aus mehr als 15 % flüssigem Sauerstoff ist dies nicht akzeptabel, da sich eine solche Mischung bei Kontakt mit organischen Produkten entzünden kann. Der Sauerstoffgehalt wird durch einen Gasanalysator des Typs GKhP-4 kontrolliert. In Ermangelung eines Gasanalysators wird nach jeweils 12 Betankungen die Flüssigkeit aus dem Dewar-Gefäß abgelassen, das Gefäß mit frischem Stickstoff gefüllt. Die Entwässerung erfolgt in einem offenen Sonderbereich an einem sicheren Ort. In der Nähe der Abflussstellen sollten sich keine Bäume, Papier, Asphalt oder andere organische Produkte befinden.
Um eine Kontamination des Behälters zu verhindern, werden flexible Metallschläuche und Trichter in Abdeckungen aufbewahrt. Um "Schlick" oder feste Partikel zu entfernen, ist es notwendig, den Inhalt des Gefäßes abzulassen, das Gefäß mit reinem flüssigen Stickstoff zu spülen und zu erhitzen. Frühestens drei Tage nach dem Ablassen wird das Gefäß mit einer warmen (bis +30°) wässrigen Lösung des Reinigungsmittels OP-7 gewaschen und dann mit Wasser (nicht höher als +70°) gespült. Das Waschen und Reinigen der Gefäße erfolgt in staatlichen Zuchtbetrieben und staatlichen Zuchtstationen. Gefäße dürfen nicht beheizt werden. Ein solcher Vorgang kann zu einer Explosion führen.
Personal, das mit Dewargefäßen und flüssigem Stickstoff arbeitet, muss Schutzbrillen (vorzugsweise Plexiglasscheiben), Handschuhe oder Fäustlinge tragen. Kleidung sollte ohne Taschen, Hosen - ohne Manschetten sein und die Oberseite des Schuhs bedecken. Fäustlinge sollten locker sitzen, damit sie bei Bedarf leicht abgeworfen werden können. Wenn flüssiger Stickstoff auf die Haut gelangt, waschen Sie die betroffene Stelle sofort mit viel Wasser.
Der Raum, in dem mit flüssigem Stickstoff gearbeitet oder Dewargefäße gelagert werden, muss mit einer Zwangsbelüftung zu und abgeführt werden, die einen Sauerstoffgehalt der Luft von mindestens 19 % gewährleistet.
Bei natürlicher Belüftung ist das Arbeiten mit flüssigem Stickstoff in einem Raum erlaubt, dessen Volumen 7000-mal größer ist als das dort befindliche Volumen an flüssigem Stickstoff.
Eine Abnahme der Sauerstoffkonzentration in der Luft unter 16 % führt ohne Vorsymptome zu Schwindel, Ohnmacht oder Erstickung. Das Opfer sollte an die frische Luft gebracht werden.
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