Šta je Dewar cilindar?

Šta je Djuarov cilindar?

Djuarov cilindar, takođe poznat kao Djuarova boca ili kriogena posuda, je specijalno dizajnirani kontejner koji se koristi za skladištenje i transport ekstremno hladnih supstanci, kao što su tečni gasovi ili kriogene tečnosti. Ime je dobio po Sir Jamesu Dewaru, škotskom hemičaru i fizičaru koji je izumio Djuarovu bocu u kasnom 19. veku. Ovi cilindri se široko koriste u raznim naučnim, medicinskim i industrijskim primenama gde je očuvanje niskih temperatura ključno. U ovom članku ćemo istražiti konstrukciju, princip rada, upotrebu i sigurnosna razmatranja povezana s Dewarovim cilindrima.

Konstrukcija Dewarovog cilindra

Tipičan Djuarov cilindar sastoji se od dve koncentrične posude od visokokvalitetnih materijala koji pružaju odličnu toplotnu izolaciju. Unutrašnja posuda, poznata i kao unutrašnji cilindar ili unutrašnja tikvica, obično je napravljena od borosilikatnog stakla ili nerđajućeg čelika i sadrži kriogenu supstancu. Vanjska posuda, poznata kao vanjski omotač ili vanjski cilindar, okružuje unutrašnju posudu i djeluje kao zaštitni sloj.

Između dvije posude postoji vakuumski prostor poznat kao prstenasti prostor. Vakuum minimizira prijenos topline vođenjem i konvekcijom, jer nema molekula koji bi provodili toplinu ili je prenijeli kroz zračne struje. Ovaj dizajn omogućava dugotrajno skladištenje kriogenih supstanci bez prekomjernog isparavanja ili temperaturnih fluktuacija.

Princip rada Dewarovog cilindra

Princip rada Djuaovog cilindra zasniva se na očuvanju toplotne energije i sprečavanju razmene toplote sa okolinom. Kombinacija vakuumske izolacije i reflektivnih svojstava unutrašnje posude pomaže u ograničavanju prijenosa topline.

Kada je kriogena supstanca uskladištena u unutrašnjoj posudi, ona ima izuzetno nisku tačku ključanja, obično ispod -150 stepena (-238 stepen F). Pritisak koji vrši supstanca koja isparava je relativno nizak, što omogućava da se bezbedno skladišti na atmosferskom pritisku.

Vakuumska izolacija Djuarovog cilindra osigurava da se prenos toplote uglavnom odvija kroz gubitak toplote radijacijom. Srebrni ili metalizirani premaz na unutrašnjoj posudi reflektuje zračenje topline nazad, minimizirajući njenu apsorpciju i posljedično smanjujući porast temperature uskladištene tvari. Ovaj dizajn pruža visokoefikasnu termičku barijeru, sprečavajući supstancu da se brzo zagreje.

Upotreba Dewarovih cilindara

Dewar cilindri imaju širok spektar primjena u različitim oblastima zbog svoje sposobnosti da efikasno skladište i transportuju kriogene supstance. Neke uobičajene upotrebe uključuju:

1. Naučno istraživanje: Dewar cilindri se uveliko koriste u laboratorijama za skladištenje i transport tečnog azota, tečnog helijuma i drugih kriogenih supstanci. Ove supstance su neophodne za eksperimente na niskim temperaturama, očuvanje uzoraka i hlađenje osetljivih materijala ili instrumenata.

2. Medicinske primjene: U medicinskom polju, Djuar cilindri su ključni za krioprezervaciju i kriohirurgiju. Krioprezervacija uključuje zamrzavanje i čuvanje bioloških uzoraka, kao što su sperma, jajašca, embrioni ili uzorci tkiva, za buduću upotrebu. Kriohirurgija, s druge strane, koristi ekstremnu hladnoću da uništi abnormalne ćelije ili tumore.

3. Industrijske primjene: Određene industrije, kao što je proizvodnja poluvodiča, zahtijevaju kriogene supstance za različite procese. Dewar cilindri se koriste za skladištenje i opskrbu ovim supstancama za hlađenje, čišćenje ili očuvanje osjetljive opreme ili materijala.

4. Industrija hrane i pića: Dewar cilindri se takođe koriste u industriji hrane i pića, posebno za skladištenje i transport tečnog azota. Tečni dušik se koristi za brzo zamrzavanje prehrambenih proizvoda, stvaranje novih sladoleda ili proizvodnju smrznutih koktela, između ostalih kulinarskih primjena.

5. Skladištenje energije: Neki napredni sistemi za skladištenje energije, kao što je kriogeno skladištenje energije, koriste Djuorove cilindre za skladištenje tečnog vazduha ili tečnog azota za skladištenje energije velikih razmera. Ova tehnologija ima za cilj da skladišti višak električne energije proizvedene tokom nevršnih sati i da je pusti u periodima velike potražnje.

Safety Considerations

Dok su Dewar cilindri dizajnirani za efikasno skladištenje i transport kriogenih supstanci, postoji nekoliko sigurnosnih razmatranja koja se moraju uzeti u obzir:

1. Hladne opekotine: Kriogene supstance mogu uzrokovati ozbiljne promrzline ili hladne opekotine nakon kontakta s kožom. Prilikom rukovanja Djuarovim cilindrima treba nositi odgovarajuću ličnu zaštitnu opremu, uključujući izolovane rukavice i naočare.

2. Povećanje pritiska: isparavanje kriogenih supstanci unutar Djuarovog cilindra dovodi do povećanja pritiska. Prekomjerni pritisak može uzrokovati pucanje cilindra, što dovodi do potencijalnih opasnosti. Redovno otpuštanje viška pritiska ili odzračivanje je neophodno da bi se osigurao siguran rad.

3. Rizik od gušenja: Kriogene supstance istiskuju kiseonik i mogu dovesti do nedostatka kiseonika u slabo provetrenim prostorima. Mora se održavati adekvatna ventilacija dok radite sa Djuarovim cilindrima kako bi se sprečilo gušenje.

4. Opasnosti od požara: Određene kriogene supstance, kao što su tečni kiseonik ili tečni vodonik, su veoma zapaljive. Moraju se preduzeti odgovarajuće mere predostrožnosti da se izbegnu izvori paljenja i treba preduzeti mere zaštite od požara.

Zaključak

Zaključno, Djuarov cilindar je specijalizovani kontejner dizajniran za skladištenje i transport kriogenih supstanci. Njegova konstrukcija, s unutrašnjom posudom, vakum izolacijom i vanjskim omotačem, pruža odličnu toplinsku izolaciju, minimizirajući prijenos topline. Dewar cilindri nalaze široku primjenu u naučnim istraživanjima, medicinskim poljima, industrijskim procesima, industriji hrane i pića i skladištenju energije. Uprkos njihovoj korisnosti, neophodne su mere predostrožnosti zbog potencijalnih opasnosti povezanih sa ekstremno niskim temperaturama i porastom pritiska. Uz pravilno rukovanje i svijest o sigurnosnim pitanjima, Djuar cilindri su vitalni alati koji omogućavaju upotrebu kriogenih supstanci u različitim kritičnim aplikacijama.