低温绝热容器杜瓦瓶.ppt

分析低温绝热容器分析低温绝热容器 ——杜瓦的结构及特点杜瓦的结构及特点主要参考主要参考•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 杜瓦的结构杜瓦的结构•1.玻璃杜瓦瓶玻璃杜瓦瓶玻璃杜瓦瓶的金属盖玻璃杜瓦瓶的金属盖杜瓦的结构杜瓦的结构•2.金属杜瓦瓶金属杜瓦瓶绝热的目的•绝绝热热：：减减少少或或抑抑制制从从环环境境介介质质传传入入的的热热量量( (由由导导热热、、对对流流和辐射引起和辐射引起) ) •绝热在低温技术中有特殊的重要性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得到低温液体的功耗很大–低低温温液液体体与与环环境境温温度度温温差差大大，，周周围围环环境境是是个个很很大大的的热热源源–低低温温试试验验中中创创造造低低温温环环境境时时，，为为排排除除周周围围环环境境的的影影响响也要用绝热技术也要用绝热技术杜瓦原理热量主要传递方式热量主要传递方式1、热传导、热传导2、热对流、热对流3、热辐射、热辐射杜瓦原理绝热方法分类绝热方法分类①①堆积绝热堆积绝热②②高真空绝热高真空绝热③③真空粉末绝热真空粉末绝热④④高真空多层绝热高真空多层绝热⑤⑤高真空多屏绝热高真空多屏绝热杜瓦原理导热系数导热系数•温度升高，导热系数增大温度升高，导热系数增大•压力降低，导热系数降低压力降低，导热系数降低•密度增大，导热系数增大密度增大，导热系数增大•含湿量降低，导热系数降低含湿量降低，导热系数降低•环境气体改变，导热系数也随之改变环境气体改变，导热系数也随之改变比热比热•数值越大，降温时所需的冷量就越多数值越大，降温时所需的冷量就越多线性膨胀系数线性膨胀系数•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高真空绝热•定义：将绝热空间抽至定义：将绝热空间抽至1 1mPamPa的真空度，以消除绝热空间的的真空度，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。

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）主要应用结构：杜瓦双层结构（减少热对流）杜瓦原理堆积绝热堆积绝热Ø定定义义：：选选用用导导热热系系数数小小的的绝绝热热材材料料装装填填在在需需要要绝绝热热的的部部位位上以达到绝热的目的上以达到绝热的目的Ø基本要求：坚固不易脱落；足够的厚度；防热桥；防潮基本要求：坚固不易脱落；足够的厚度；防热桥；防潮Ø主要漏热：导热主要漏热：导热主要应用结构：杜瓦顶盖、绝热弹性垫（减少热传递）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真空粉末绝热Ø在绝热空间填充多孔性绝热材料在绝热空间填充多孔性绝热材料( (粉末或纤维粉末或纤维) )，再将绝热，再将绝热空间抽到一定真空度空间抽到一定真空度(1(1- -0.10.1Pa)Pa)的绝热型式的绝热型式主要应用结构：杜瓦容器真空层装填绝热材料主要应用结构：杜瓦容器真空层装填绝热材料从常温从常温→→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。

热 从从液液氮氮温温区区→→液液氦氦温温区区，，固固体体热热导导是是主主要要漏漏热热此此漏漏热热大大于高真空绝热所以此温区绝热性能不如高真空绝热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）（减少热辐射、热传导）杜瓦原理高真空多层绝热高真空多层绝热•在在高高真真空空( (真真空空度度达达1010-2-2PaPa以以上上) )绝绝热热空空间间内内交交替替装装有有许许多多具有高反射能力的辐射屏与具有低热导率的间隔物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，常被称为因绝热性能非常好，常被称为 ““超级绝热超级绝热””杜瓦原理杜瓦原理高真空高真空真空粉末真空粉末高真空多层；高真空多层；杜瓦原理高真空多屏绝热高真空多屏绝热•一种多层防辐射屏与传热屏相结合的绝热结构一种多层防辐射屏与传热屏相结合的绝热结构•机机理理：：传传热热屏屏蒸蒸发发气气体体吸吸收收显显热热，，降降低低壁壁温温，，抑抑制辐射传热，从而提高绝热效果制辐射传热，从而提高绝热效果杜瓦原理杜瓦原理类型类型真空度真空度/ /PaPa夹层材料夹层材料主要漏热主要漏热应用场合应用场合堆积绝热堆积绝热常压或微常压或微正压正压泡沫泡沫/ /粉末粉末/ /纤维纤维导热导热大型储罐，大型储罐，要求不高的要求不高的场合场合高真空绝高真空绝热热1010-3-3无无辐射辐射实验室规模实验室规模小型杜瓦瓶小型杜瓦瓶真空粉末真空粉末绝热绝热1 1-0.1-0.1粉末粉末/ /纤维纤维常温常温-77K -77K 辐辐射射7777-4.2K-4.2K固体固体热导热导大中型储槽、大中型储槽、设备设备高真空多高真空多层绝热层绝热1010-2-2辐射屏辐射屏+ +间隔间隔物的多层材物的多层材料料导热导热LOLO2 2、、LHLH2 2、、LHeLHe储罐储罐高真空多高真空多屏绝热屏绝热高真空高真空1010-3-3多层多层1010-2-2辐射屏辐射屏+ +间隔间隔物的多层材物的多层材料料导热导热LHLH2 2、、LHeLHe储储罐罐各种低温容器。