Kas ir Djūāra cilindrs?
Dec 14, 2023
Kas ir Djūra cilindrs?
Dewar cilindrs ir konteinera veids, ko izmanto kriogēno materiālu, piemēram, šķidrā slāpekļa, šķidrā skābekļa un sašķidrinātās dabasgāzes, uzglabāšanai un transportēšanai. Tas sastāv no iekšējā trauka, kas izgatavots no nerūsējošā tērauda vai citiem materiāliem, kas var izturēt zemu temperatūru, un to ieskauj ārējais trauks, kas nodrošina izolāciju pret siltuma pārnesi. Telpu starp iekšējo un ārējo trauku parasti iztukšo vai piepilda ar zema spiediena gāzi, lai vēl vairāk samazinātu siltuma pārnesi un uzturētu satura zemu temperatūru.
Djūāra baloni ir nosaukti to izgudrotāja Džeimsa Devara, skotu fiziķa un ķīmiķa Džeimsa Devara vārdā, kurš 1892. gadā izgudroja pirmo termosa kolbu. Termoskolbas un Djūra balona pamatprincips ir vienāds - uzturēt šķidruma temperatūru, samazinot siltumu. pārsūtīšana starp saturu un apkārtni. Tomēr Dewar cilindra mērogs un sarežģītība ir daudz lielāka, jo tie ir paredzēti, lai uzglabātu lielu daudzumu kriogēno materiālu rūpnieciskiem, medicīniskiem un zinātniskiem lietojumiem.
Dewar cilindru veidi un pielietojums
Ir vairāki Dewar cilindru veidi atkarībā no to izmēra, formas un funkcijas. Visizplatītākie veidi ir:
1. Kriogēnais šķidrais Dewar: Šis ir visvienkāršākais Djuāra balona veids, ko izmanto kriogēno šķidrumu, piemēram, šķidrā slāpekļa, šķidrā skābekļa un sašķidrinātās dabasgāzes, uzglabāšanai un apstrādei. Tas sastāv no trauka ar vakuuma apvalku ar nelielu atveri augšpusē, ko sauc par kaklu, ko var noslēgt ar korķi vai aizbāzni. Kriogēnais šķidrums tiek iepildīts caur kaklu, un to var izvadīt caur vārstu vai krānu Dewar cilindra apakšā. Kriogēnie šķidrie Dewar cilindri tiek izmantoti dažādās nozarēs, piemēram, metalurģijā, medicīnā un pārtikas pārstrādē, materiālu dzesēšanai, sasaldēšanai un konservēšanai.
2. Djūāra kolba: šī ir mazāka un pārnēsājamāka Djūāra cilindra versija, ko izmanto nelielu daudzumu kriogēno šķidrumu vai gāzu transportēšanai. Tas sastāv no vakuuma kolbas ar šauru kaklu un aizbāzni, un to parasti nēsā aizsargmaciņā vai maisiņā. Djūāra kolbas parasti izmanto laboratorijās, slimnīcās un pētniecības iestādēs bioloģisko paraugu, medicīnisko gāzu un citu jutīgu materiālu uzglabāšanai un transportēšanai.
3. Atvērta kriostata Dewar: Šis ir specializēts Djūāra cilindra veids, ko izmanto eksperimentiem, kuriem kriogēnā temperatūrā nepieciešams liels vietas apjoms. Tas sastāv no trauka ar vakuuma apvalku ar atvērtu augšdaļu, kas ir piepildīts ar šķidru hēliju vai slāpekli, lai izveidotu lielu kriogēno vannu. Paraugus vai instrumentus var iegremdēt kriogēnajā vannā, lai veiktu tādus eksperimentus kā supravadītspēja, zemas temperatūras fizika un materiālu zinātne.
4. Krioķirurģijas dewar: Šis ir Dewar cilindrs, ko izmanto krioķirurģijas veikšanai, medicīniskai procedūrai, kurā tiek izmantots liels aukstums, lai iznīcinātu patoloģiskus audus, piemēram, audzējus vai kārpas. Tas sastāv no trauka ar vakuuma apvalku ar garu elastīgu zondi, kas ir piepildīta ar šķidru slāpekli vai oglekļa dioksīdu. Zonde tiek ievietota apstrādājamos audos, un kriogēnais šķidrums tiek atbrīvots, lai sasaldētu un iznīcinātu patoloģiskās šūnas. Krioķirurģiskos Dewar cilindrus izmanto dermatoloģijā, ginekoloģijā un citās medicīnas specialitātēs.
Dewar cilindra projektēšana un izgatavošana
Dewar cilindra projektēšana un izgatavošana ir sarežģīts un specializēts process, kam nepieciešamas zināšanas materiālu zinātnē, termodinamikā un mašīnbūvē. Galvenie apsvērumi, izstrādājot Dewar cilindru, ir:
1. Siltuma padeve: Dewar cilindra galvenais mērķis ir samazināt siltuma pārnesi starp saturu un apkārtni, uzturēt satura zemu temperatūru. Tam ir jāizmanto materiāli ar zemu siltumvadītspēju, piemēram, nerūsējošais tērauds, alumīnijs vai stikls. Vakuuma izolācijai starp iekšējo un ārējo trauku ir arī izšķiroša nozīme siltuma pārneses samazināšanā.
2. Drošība. Kriogēno materiālu uzglabāšanai un apstrādei ir nepieciešami stingri drošības pasākumi, lai novērstu negadījumus, piemēram, sprādzienus, noplūdes vai apdegumus. Dewar baloniem jābūt projektētiem un ražotiem tā, lai tie izturētu augstu spiedienu un triecienu, kā arī novērstu kriogēno gāzu vai šķidrumu izplūšanu. Tiem jābūt aprīkotiem arī ar drošības ierīcēm, piemēram, spiediena samazināšanas vārstiem, plīsuma diskiem un trauksmes signāliem.
3. Pieejamība: Dewar baloniem jābūt konstruētiem tā, lai tiem būtu vieglāk piekļūt, uzpildīt un izdalīt kriogēno materiālu. Tas ietver tādas funkcijas kā plata atvere augšpusē, slīps dibens pilnīgai iztukšošanai un vārsts vai krāns kontrolētai dozēšanai.
Dewar cilindra ražošanas process ietver vairākus posmus, tostarp:
1. Materiālu izvēle un sagatavošana: Dewar cilindra iekšējie un ārējie trauki parasti ir izgatavoti no dažādiem materiāliem, piemēram, nerūsējošā tērauda un oglekļa tērauda. Materiāli jāizvēlas, pamatojoties uz to saderību ar kriogēno materiālu, to termiskajām īpašībām un mehānisko izturību. Pēc tam tos sagriež, veido un pulē līdz vajadzīgajam izmēram un formai.
2. Montāža: Iekšējie un ārējie trauki tiek samontēti un sametināti kopā, izmantojot specializētas metināšanas metodes, piemēram, TIG vai elektronu staru metināšanu. Vakuuma izolācija tiek izveidota, evakuējot telpu starp traukiem vai piepildot to ar zema spiediena gāzi, piemēram, hēliju vai slāpekli.
3. Testēšana un kvalitātes kontrole: Dewar cilindrs tiek pakļauts dažādiem testiem, lai nodrošinātu tā drošību un uzticamību. Šie testi ietver spiediena pārbaudi, noplūdes pārbaudi un termisko ciklu. Dewar balonam jāatbilst arī dažādiem standartiem un noteikumiem, piemēram, ASME katlu un spiedtvertņu kodeksam, lai nodrošinātu tā atbilstību drošības standartiem.
Secinājums
Dewar baloni ir būtiskas sastāvdaļas kriogēno materiālu uzglabāšanā un transportēšanā, un tiem ir izšķiroša nozīme daudzās nozarēs un lietojumos. Tie ir izstrādāti un ražoti rūpīgi, lai nodrošinātu to drošību, uzticamību un efektivitāti. Attīstoties tehnoloģijām un parādoties jauniem kriogēno materiālu pielietojumiem, pieprasījums pēc Dewar baloniem turpinās pieaugt, un to dizains un ražošana attīstīsies, lai atbilstu jauniem izaicinājumiem un prasībām.