低温绝热容器杜瓦瓶.ppt

分析低温绝热容器 ——杜瓦的结构及特点 主要参考 参考文献：《制冷与低温工程实验技术》再加 其他参考：老师的教案、百度百科 修改一下 主要内容 杜瓦的发展历史 杜瓦的结构 杜瓦结构的特点 杜瓦的发展历史 杜瓦瓶（Dewar flask）是储藏液态气体，低温研究和晶体元件保护的一种较理想容器和工具。 　 古罗马时期人们就已经知道，双层容器能保暖。在庞贝城的废墟中，人们曾挖出过一个双层容器 现代的杜瓦瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯-杜瓦爵士发明的。1892年，杜瓦吩咐伯格将玻璃吹制一个特殊的玻璃瓶。 现在的各式低温绝热容器都是在最初杜瓦上发展而来的。 杜瓦发展历史 后来，伯格用镍制造外壳，保护易碎的玻璃瓶胆。起初，这种杜瓦瓶仅在实验室、医院和探险队中使用，以后在野餐或乘火车时也使用起来。 1925年，开始有大众化的廉价塑料热水瓶出售。 杜瓦的结构 1.玻璃杜瓦瓶 玻璃杜瓦瓶的金属盖 杜瓦的结构 2.金属杜瓦瓶 绝热的目的 绝热：减少或抑制从环境介质传入的热量(由导热、对流和辐射引起) 绝热在低温技术中有特殊的重要性 得到低温液体的功耗很大 低温液体与环境温度温差大，周围环境是个很大的热源 低温试验中创造低温环境时，为排除周围环境的影响也要用绝热技术 杜瓦原理 热量主要传递方式 1、热传导 2、热对流 3、热辐射 杜瓦原理 绝热方法分类 ①堆积绝热 ②高真空绝热 ③真空粉末绝热 ④高真空多层绝热 ⑤高真空多屏绝热 杜瓦原理 导热系数 温度升高，导热系数增大 压力降低，导热系数降低 密度增大，导热系数增大 含湿量降低，导热系数降低 环境气体改变，导热系数也随之改变 比热 数值越大，降温时所需的冷量就越多 线性膨胀系数 线性膨胀系数越小，绝热结构降温时收缩或破裂的可能性就越小 大多数材料的线性膨胀系数随温度的降低而显著减小 杜瓦原理 高真空绝热 定义：将绝热空间抽至1mPa的真空度，以消除绝热空间的气体对流换热和绝大部分气体导热的一种绝热型式。 主要应用结构：杜瓦双层结构（减少热对流） 杜瓦原理 堆积绝热 定义：选用导热系数小的绝热材料装填在需要绝热的部位上以达到绝热的目的。 基本要求：坚固不易脱落；足够的厚度；防热桥；防潮 主要漏热：导热 主要应用结构：杜瓦顶盖、绝热弹性垫（减少热传递） 杜瓦原理 真空粉末绝热 在绝热空间填充多孔性绝热材料(粉末或纤维)，再将绝热空间抽到一定真空度(1-0.1Pa)的绝热型式 主要应用结构：杜瓦容器真空层装填绝热材料。（从常温→液氮温区，辐射传热是主要的漏热。此辐射漏热小于高真空绝热中的辐射漏热，所以此温区绝热性能优于高真空绝热。 从液氮温区→液氦温区，固体热导是主要漏热。此漏热大于高真空绝热。所以此温区绝热性能不如高真空绝热。） （减少热辐射、热传导） 杜瓦原理 高真空多层绝热 在高真空(真空度达10-2Pa以上)绝热空间内交替装有许多具有高反射能力的辐射屏与具有低热导率的间隔物 因绝热性能非常好，常被称为 “超级绝热” 杜瓦原理 杜瓦原理 高真空 真空粉末 高真空多层； 杜瓦原理 高真空多屏绝热 一种多层防辐射屏与传热屏相结合的绝热结构 机理：传热屏蒸发气体吸收显热，降低壁温，抑制辐射传热，从而提高绝热效果。 杜瓦原理 杜瓦原理 类型 真空度/Pa 夹层材料 主要漏热 应用场合 堆积绝热 常压或微正压 泡沫/粉末/纤维 导热 大型储罐，要求不高的场合 高真空绝热 10-3 无 辐射 实验室规模小型杜瓦瓶 真空粉末 绝热 1-0.1 粉末/纤维 常温-77K 辐射 77-4.2K固体热导 大中型储槽、设备 高真空多层绝热 10-2 辐射屏+间隔物的多层材料 导热 LO2、LH2、LHe储罐 高真空多屏绝热 高真空10-3 多层10-2 辐射屏+间隔物的多层材料 导热 LH2、LHe储罐 各种低温容器 在内部工作空间一样的情况下，金属杜瓦可以做到外径最小。在细尾巴里，液氦不是直接用液氮来屏蔽，而是用一个和上部液氮槽接触良好的铜屏来屏蔽。 如图，金属杜瓦尾部采用可拆卸式的连接，便于更换样品。形状可以做得较复杂，适应各种特殊要求 虽然制作困难，但是随着超导应用的发展，对金属杜瓦的需求将越来越多。