Сосуды Дьюара — для чего используются, устройство, характеристики

Сосудом Дьюара, по имени изобретателя, называется специальная емкость, выполненная по принципу «сосуд в сосуде», которая предназначена для хранения и транспортировки веществ при температурах, существенно отличающихся от температуры окружающей среды. Постоянное значение температуры, высокой или низкой, поддерживается в сосуде за счет высококачественной теплоизоляции, а также процессов, протекающих в самой сохраняемой продукции. Это отличает сосуды Дьюара от других емкостей, таких как криоцилиндры или термостаты.

Из истории изобретения

Идею хранения сжиженных газов в двустенном сосуде с вакуумом между стенками впервые предложил 1881 году немецкий физик А. Вейнхольд. В 1890 году шотландский физик и химик Д. Дьюар усовершенствовал изобретение, предложив вместо двустенного стеклянного ящика Вейнхольда сосуд с более узкой горловиной, что сократило потери газа от испарения. Из пространства между стенок воздух был удален полностью и внутренние поверхности сосуда были посеребрены. В 1983 году Дьюар продемонстрировал свое изобретение перед широкой аудиторией.

Промышленный выпуск сосудов Дьюара стал осуществлять с 1904 г. немецкой фирмой Thermos GmbH. В настоящее время на рынке широко представлена продукция отечественных и зарубежных производителей. Выпускаются сосуды Дьюара объемом от 2 литров и широко применяются в первую очередь для хранения и транспортировки жидкого азота, реже иных газов.

Устройство современного сосуда Дьюара

Современные сосуды Дьюара по конструкции отличаются от своего первоначального варианта. И внешний, и внутренний сосуды изготавливаются из алюминия. Их соединяет узкая горловина из композитного материала с низкой теплопроводностью. Внутренний сосуд снаружи покрыт адсорбентом, который при охлаждении направленно поглощает остаточные пары жидкости из вакуумной полости. Для минимизации теплопотерь емкость снабжена вспомогательной защитной теплоизоляцией.

Для сведения к минимуму конвекционной теплоотдачи на крышке сосуда устанавливается цилиндр из пенопласта, не герметично закрывающий горловину. Внутреннее серебрение сосуда заменили полировкой. За счет таких особенностей конструкции даже при заполнении сосуда Дьюара всего лишь на 12% объема температура в верхней части его не поднимается выше оптимальной (при правильной эксплуатации). При заправке жидким азотом потери от испарения газа в сутки не превышают 1,5–5%.

Применение сосудов Дьюара

Сосуды Дьюара применяются в первую очередь для хранения и транспортировки жидкого азота, а также кислорода и гелия. Таким образом сфера применения уже с этой целью достаточно широка. Это:

• отрасли промышленности, использующие жидкий азот для получения инертной среды в различных металлургических и химических;
• медицина и косметология, использующие жидкий азот для лечения различных заболеваний и решения косметических и дерматологических проблем;
• пищевая промышленность и кулинария
• сфера развлечений для проведения различных шоу и других мероприятий.

Помимо этого, сосуды Дьюара применяются в медицине, ветеринарии и биологических лабораториях для хранения и транспортировке при низких температурах биологических материалов, а в геофизике для хранения электронных компонентов и кристаллов при работе в горячих скважинах.