Криогенный девар

Типы криогенных сосудов Дьюара

Криогенный сосуд Дьюара - это специализированный контейнер, который поддерживает газ или жидкость при низкой температуре. Его также называют криогенной колбой. Криогенный сосуд Дьюара работает за счет вакуумной суперизоляции или многослойной изоляции. Это подразумевает наличие двух или более слоев материала между внутренним и наружным контейнером. Многослойная изоляция является усовершенствованием по сравнению с традиционной конструкцией теплоизолирующего сосуда Дьюара, которая полагается на однослойный вакуум.

Сосуды Дьюара ANSI бывают как культивированного, так и некультивированного типа (sherm-life), которые вмещают жидкий азот объемом от пяти до ста литров.

Вакуумные контейнеры имеют пространство без воздуха или какого-либо другого вещества между внутренним и наружным контейнером. Это отсутствие воздуха останавливает передачу тепла за счет конвекции и теплопроводности. Передача тепла за счет излучения уменьшается за счет отражающих покрытий на внутренней стенке.

Криогенные сосуды Дьюара можно адаптировать к промышленным или лабораторным приложениям с помощью таких опций, как газовые или жидкостные погружные трубки, индивидуальные катушки или теплообменники, клапаны и индивидуальная упаковка. Компании могут выбирать из объемных конденсаторов объемом от 0,25 литра до 500 литров и различных классов давления, включая высокое, низкое и полный вакуум.

Настольные криогенные сосуды Дьюара, емкости для хранения образцов и транспортные криогенные сосуды Дьюара часто оснащаются ведущими в отрасли датчиками и анализаторами CO2/SO2/Air/Gas от CFS для точных и надежных измерений. Некоторые из них также могут измерять CO2 в H2O (газированной воде).

Криогенные сосуды Дьюара различаются по размеру. Большие сосуды Дьюара можно заполнять жидким азотом из резервуара большой емкости на объекте. Более мелкие портативные сосуды Дьюара можно брать непосредственно в морозильную камеру, криобоксы или хранилище.

Обычно над образцами в криогенном сосуде Дьюара находится слой азота толщиной около одного дюйма.

Стандарты, такие как ASME, ISO и другие, регулируют требования безопасности, качества и производительности криогенных сосудов Дьюара. Согласно давлению, которое они могут выдерживать, криогенные сосуды Дьюара классифицируются как вакуумно-изолированные криогенные емкости, статические криогенные емкости и другие типы криогенных емкостей. Сюда также входят мобильные криогенные емкости, которые иногда называют трубчатыми прицепами.

Характеристики и обслуживание

Характеристики

• Размер/Емкость: Сосуды Дьюара выпускаются в различных размерах, обычно измеряемых в литрах или миллилитрах. Размер сосуда Дьюара определяет, сколько жидкого азота он может вместить.
• Материал: Большинство современных сосудов Дьюара изготовлены из двухслойной вакуумной нержавеющей стали для обеспечения надежного сохранения температуры и прочности. Некоторые старые или специализированные модели могут по-прежнему использовать стекло или алюминий.
• Давление: Это указывает на максимальное допустимое давление, которое сосуд Дьюара может безопасно выдерживать. Это особенно важно для сосудов Дьюара с давлением, где содержимое находится под высоким давлением.
• Тип конструкции: Тип конструкции показывает назначение сосуда Дьюара, например, лабораторная колба Дьюара, которая обычно имеет узкое горлышко, или портативный сосуд Дьюара, который обычно оснащается колесами для удобства переноски.
• Вакуум: Отсутствие воздуха между внутренней и наружной стенками. Чем выше качество вакуума, тем лучше изоляция.
• Коллет: Сборка, сжимающая материал для обеспечения герметичности.
• Предохранительный клапан: Сбрасывает избыточное давление, чтобы предотвратить взрыв сосуда Дьюара.

Обслуживание

• Регулярный осмотр: Проверяйте наличие признаков повреждений, таких как вмятины, трещины или утечки. Немедленно устраняйте любые проблемы, чтобы сохранить производительность.
• Тщательная очистка: Очищайте внешнюю поверхность теплой мыльной водой и мягкой тканью. Никогда не очищайте внутреннюю поверхность. Это предотвращает повреждение хрупкого вакуумного уплотнения.
• Избегайте экстремальных температур: Не подвергайте сосуды Дьюара очень высоким или низким температурам, так как это может нарушить вакуумное уплотнение.
• Храните в вертикальном положении: Всегда храните сосуды Дьюара в вертикальном положении, даже портативные, чтобы предотвратить закупорку горловины жидким азотом.
• Избегайте контакта: Убедитесь, что колба криогенного сосуда Дьюара не соприкасается с материалами, которые могут гореть или загореться.
• Избегайте воздействия химикатов: Защищайте сосуд Дьюара от воздействия агрессивных химикатов или растворителей, которые могут разрушить его материалы.
• Перевозите осторожно: При транспортировке используйте тележку для сосуда Дьюара, закройте горловину крышкой и закрепите его в вертикальном положении в транспортном средстве.

Сценарии использования криогенных сосудов Дьюара

• Научные исследования:

  Криогенные сосуды Дьюара жизненно важны для хранения и поддержания жидкого гелия, азота или водорода. Эти жидкости ценны для достижения экстремально низких температур, используемых в широком спектре научных дисциплин, таких как физика, материаловедение и химия. Например, в физике исследователи могут использовать криогенные сосуды Дьюара для проведения экспериментальных исследований сверхпроводимости или других явлений при низких температурах. В области астрономии ученые могут использовать криогенные сосуды Дьюара для сохранения инфракрасных телескопов.

• Здравоохранение:

  Криогенные сосуды Дьюара также могут быть полезны в области медицины. Криогенные резервуары для хранения позволяют осуществлять долгосрочное сохранение биологических образцов, таких как кровь, ткани или клетки. Это особенно полезно в таких случаях, как хранение стволовых клеток, биобанкинг или репродуктивная медицина. Используя криогенные сосуды Дьюара, эти биологические образцы можно хранить при низких температурах, чтобы обеспечить их жизнеспособность и целостность для будущего использования, что позволит добиться прогресса в медицинских исследованиях и здравоохранении.

• Промышленные применения:

  Криогенные сосуды Дьюара играют значительную роль в различных отраслях промышленности. Одно из основных применений связано с хранением и поставкой сжиженных газов, таких как жидкий кислород, азот, аргон и водород. Кроме того, криогенные сосуды Дьюара необходимы для поддержания низких температур, необходимых для некоторых производственных процессов, таких как резка пламенем и криогенная шлифовка.

• Аэрокосмическая отрасль и авиация:

  Криогенные сосуды Дьюара имеют важное значение в авиационной и аэрокосмической отраслях. Они широко используются для сохранения сверхпроводящих материалов и других криогенных компонентов. Эти компоненты находят применение в спутниковой технологии, космических исследованиях, а также в строительстве ускорителей частиц и астрономических обсерваторий, среди других областей. Например, в области космических исследований криогенные сосуды Дьюара можно использовать для поддержания и защиты сжиженных газов, таких как жидкий кислород и водород. Последние два являются важными ракетными топливами.

Как выбрать криогенные сосуды Дьюара

Перед выбором криогенной колбы Дьюара для конкретного применения необходимо учитывать несколько факторов.

• Емкость

  Физический размер криогенных сосудов Дьюара обычно выражается в литрах или литрах, что обозначает емкость сосуда Дьюара. Он говорит об объеме жидкого азота, который может вместить сосуд Дьюара. Однако физический размер может отличаться, поскольку некоторые внутренние конструкции имеют внутреннюю форму.

• Вакуумный или невакуумный

  Выбор вакуумного или невакуумного сосуда Дьюара также имеет решающее значение. Вакуумные сосуды Дьюара обладают отличной теплоизоляцией, которая помогает сохранять экстремально низкие температуры. Напротив, невакуумные сосуды Дьюара по-прежнему могут выполнять различные задачи, где ультранизкие температуры не требуются.

• Прочность

  Материалы конструкции и стойкость к ударам необходимо тщательно рассмотреть. Это особенно важно в тех случаях, когда сосуд Дьюара часто транспортируют или он подвергается воздействию суровых условий окружающей среды.

• Переносные или стационарные сосуды Дьюара

  Понимание различий между переносными и стационарными сосудами Дьюара важно перед принятием решения. Стационарные сосуды Дьюара имеют большие, статические емкости для долгосрочного хранения при низких температурах. Напротив, переносные сосуды Дьюара относительно невелики и предназначены для перемещения жидкостей между местами.

• Давление

  Сосуды Дьюара с низким или атмосферным давлением можно использовать в тех случаях, когда температура жидкого азота близка к атмосферному давлению. Сосуды Дьюара высокого давления подходят для хранения криогенных газов под высоким давлением, таких как гелий. Пользователям необходимо учитывать давление в зависимости от их конкретных приложений.

• Финансовые соображения

  Окончательное решение по-прежнему зависит от бюджета. Важно выбрать криогенный сосуд Дьюара, который соответствует бюджету без ущерба для безопасности и производительности. Необходимо сбалансировать бюджет и емкость, размер и другие факторы, упомянутые выше.

Q&A

Q1: Чем сосуды Дьюара отличаются от термосов?

A1: Криогенные сосуды Дьюара предназначены для хранения криогенных жидкостей, таких как жидкий азот или гелий, при экстремально низких температурах. Вакуумное пространство в сосуде Дьюара может быть размером до двух метров в поперечнике. Напротив, термосы - это коммерческие продукты, используемые для поддержания обычных напитков горячими или холодными. Термос имеет воздушный зазор между своими двойными стенками из стекла или нержавеющей стали, а его размер обычно ограничивается небольшими контейнерами.

Q2: Каковы тенденции на мировом рынке колб Дьюара?

A2: Мировой объем рынка криогенных колб Дьюара оценивался в 1,78 млрд долларов США в 2021 году, с прогнозируемым ростом до 2,87 млрд долларов США с 2022 по 2028 год, что составит CAGR 8,32% за этот период. Быстрая урбанизация считается одним из основных факторов, способствующих росту рынка.

Q3: Как пользователи могут предотвратить потерю жидкого азота в криогенном сосуде Дьюара?

A3: Пользователи могут принять следующие меры предосторожности, чтобы избежать чрезмерного испарения азота в криогенном сосуде Дьюара:
а. Плотно закрывайте крышку криогенного сосуда Дьюара, когда это возможно.
б. Выбирайте сосуд Дьюара с нормой испарения азота, подходящей для конкретных потребностей.
в. Сведите к минимуму время открытого воздействия, быстро перекачивая или используя азот.
г. Храните криогенный сосуд Дьюара в прохладном, затененном и хорошо вентилируемом месте.
д. Регулярно проверяйте криогенный сосуд Дьюара и вовремя пополняйте запас жидкого азота.