Tермос - Мои файлы - Каталог файлов - Физика в быту
Суббота, 03.12.2016, 09:43Приветствую Вас Гость | RSS
Физика в быту
Меню сайта
Категории раздела
Мои файлы [25]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа

Каталог файлов


Главная » Файлы » Мои файлы

Tермос
13.11.2010, 18:53


Термос
или Сосу́д Дьюара— 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.


(Сосуд Дьюара для жидкого кислорода)

История изобретения


(Фрагмент заявки на патент)

Физики Кароль Ольшевский и Зыгмунт Вроблевский для хранения сжиженных газов использовали стеклянный ящик с двойными стенками, с откачанным из межстеночного пространства воздухом. Этот контейнер в разработал немецкий физик Адольф Фердинанд Вейнхольд.

 Шотландский физик и химик сэр Дьюар Джеймс 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) и даже твердый (1899) водород.



(Мемориальная доска на доме, где жил и работал Рейнольд Бюргер, изобретатель термоса)


Первые сосуды Дьюара для коммерческого использования были произведены в 1904 году, когда была основана немецкая компания Термос (нем. Thermos GmbH). Компания Thermos существует и сегодня. Она по-прежнему выпускает одни из лучших в мире термосов. Девиз компании гласит: «Храним тепло. С 1904 года». Фирмой Thermos Bottle Company 3 декабря 1907 г. был получен патент США U.S. Patent 872795на «Сосуд с двойными стенками и вакуумом между ними». Патент оформлен на Рейнольда Бюргера (нем. Reinhold Burger), немецкого изобретателя и производителя стеклянных инструментов. Имя Дьюар Джеймс в патенте не упоминается. В Германии Рейнольд Бюргер считается изобретателем термоса.
Термос в некоторых странах остается зарегистрированным товарным знаком, но в большинстве стран это товарный знак, ставший нарицательным.

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. Т.е. 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 сифонами, 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.

Назначение и применение



(Азот испаряется из сосуда Дьюара)

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

Разновидности бытовых термосов

В зависимости от объёма и типа используемой пищи современные бытовые термосы можно разделить на следующие разновидности:

  • Пищевые термосы. Предназначены для горячей и холодной пищи. Диаметр горловины практически равен диаметру корпуса, благодаря чему в термос удобно помещать и извлекать супы и вторые блюда. Существуют модели с корпусом и колбой из нержавеющей стали, с корпусом из пластика и колбой из закалённого стекла, с корпусом из металлопластика и колбой из закалённого стекла.
  • Пищевые термосы с судками. Представляют собой пищевые термосы, снабжённые металлическими либо пластиковыми судками. Данные термосы позволяют взять с собой сразу несколько блюд, но при этом температура сохраняется примерно в два раза хуже, чем у обычных пищевых термосов.
  • Термосы для напитков с узкой горловиной. Предназначены для горячих и холодных напитков. Как правило в роли этих напитков выступают горячий чай или кофе. Диаметр горловины от 25 мм до 55 мм. Также как и у пищевых термосов, для термосов с узкой горловиной существуют модели с корпусом и колбой из нержавеющей стали, с корпусом из пластика и колбой из закалённого стекла, с корпусом из металлопластика и колбой из закалённого стекла. Все термосы имеют две пробки. Внутренняя (замыкает сосуд) бывает: без отверстий ( требует откручивания для набора чая) или с отверстием позволяющим через специальный механизм наливать чай не откручивая крышку. Внешняя крышка защищает внутреннюю и служит чашкой.
  • Помповые термосы для напитков. Обычно имеют объём от 1,5 литра и более. У таких термосов есть краник и насос, с помощью которых жидкость вытесняется воздухом из колбы термоса.
  • Термосы универсальные. Предназначены как для напитков, так и для первых и вторых блюд. Диаметр горловины от 65-80 мм. Конструкция внутренней пробки универсальных термосов аналогична пробкам для термосов с узким горлом, хотя бывает и комбинированная пробка состоящая из двух частей (откручиваете внутреннюю часть получаете узкое горло, откручиваете всю крышку получает широкое горло). Нужно отметить, что крышка является источником значительных теплопотерь в термосе. Чем сложней конструкция пробки, тем менее она надежна и тем сильнее пропускает тепло. Применение глухих( без отверстии) пробок дают показатели по температуре на 5-15% выше, чем например с комбинированными пробками, которые конечно более удобны, но за это приходится платить некоторым снижением температуры.
  • Термокружки и кружки-термосы. Представляют собой термосы небольшого объёма (не более литра) с ручкой и с широким горлышком. Часто снабжаются пластиковой или стальной крышкой. Предназначены для непродолжительного сохранения температуры напитков.

Ни Вейнхольд, ни Дьюар не собирались ставить свои разработки на коммерческую основу.
А вот берлинский производитель стеклянных инструментов Рейнольд Бергер увидел в конструкции Дьюара значительный коммерческий потенциал. В 1903 году он дополнил сосуд компактным металлическим кожухом, герметичной пробкой и крышкой-стаканчиком, а в 1904-м основал компанию по выпуску «вакуумной фляжки».
Категория: Мои файлы | Добавил: Kylek
Просмотров: 5618 | Загрузок: 0 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск