Dzbanki próżniowe

Dzbanki próżniowe są używane w domu do długiego utrzymywania temperatury gorących lub zimnych napojów, a także mają wiele zastosowań w przemyśle.

Budowa

Dzbanek próżniowy składa się z dwóch pojemników, z których jeden znajduje się wewnątrz drugiego i jest z nim połączony przy szyjce. Powietrze z przestrzeni między pojemnikami jest częściowo usuwane, co tworzy częściową próżnię ograniczającą przenikanie ciepła i konwekcję. Przenikanie ciepła przez promieniowanie można ograniczyć, pokrywając srebrem powierzchnię dzbanka skierowaną w stronę szczeliny. Może to jednak stanowić problem, jeśli zawartość czajnika lub otoczenie są bardzo gorące, dlatego czajniki próżniowe zwykle utrzymują temperaturę wody poniżej temperatury wrzenia. Większość ciepła przenika przez szyjkę i otwór czajnika, gdzie nie ma próżni. Dzbanki próżniowe są zwykle wykonane z metalu, szkła borokrzemowego, pianki lub plastiku, a ich otwory zamyka się korkiem lub polietylenowym tworzywem sztucznym. Zbiorniki próżniowe są często używane jako izolowane pojemniki transportowe.

Bardzo duże lub bardzo długie dzbanki próżniowe mogą nie być w stanie podeprzeć wewnętrznego dzbanka wyłącznie przy szyjce, dlatego przekładka między wewnętrzną a zewnętrzną ścianką zapewnia dodatkowe podparcie. Te przegrody działają jak mostki cieplne i częściowo osłabiają właściwości izolacyjne czajnika w miejscach styku z jego wewnętrzną powierzchnią.

Niektóre zastosowania techniczne, takie jak urządzenia NMR i MRI, wymagają użycia podwójnych zbiorników próżniowych. Te czajnik mają dwie sekcje próżniowe. Wewnętrzny zbiornik jest wypełniony ciekłym helem, zewnętrzny — ciekłym azotem, a pomiędzy nimi znajduje się część próżniowa. Dzięki temu ogranicza się utratę cennego helu.

Inne udoskonalenia kanistra próżniowego obejmują chłodzoną parami osłonę radiacyjną i chłodzoną parami szyjkę, które pomagają ograniczyć odparowywanie zawartości kanistra.

Bezpieczeństwo

Dzbanki próżniowe mogą implodować, zwłaszcza szklane pojemniki, które mogą przypadkowo pęknąć pod wpływem próżni. Wyszczerbienia, zadrapania lub pęknięcia mogą zapoczątkować niebezpieczne uszkodzenie pojemnika, szczególnie gdy jego temperatura szybko się zmienia (na przykład podczas wlewania gorących lub zimnych płynów). Zaleca się odpowiednie przygotowanie naczynia Dewara przez jego hartowanie przed użyciem, aby zachować i zoptymalizować jego funkcjonalność. Szklane naczynia próżniowe są zwykle osadzone w metalowej podstawie, a cylindry umieszczone w siatce lub pokryte aluminium albo plastikiem, co ułatwia ich przenoszenie, chroni przed uszkodzeniami mechanicznymi i zatrzymuje odłamki w razie stłuczenia.

Ponadto kriogeniczne naczynia Dewara do przechowywania są zwykle pod ciśnieniem i mogą eksplodować, jeśli nie użyje się zaworu bezpieczeństwa.

Podczas projektowania zbiornika próżniowego należy uwzględnić rozszerzalność cieplną. Ścianki zewnętrzne i wewnętrzne są narażone na działanie różnych temperatur i rozszerzają się w różnym tempie. Różnica rozszerzalności cieplnej między ściankami zewnętrzną i wewnętrzną może doprowadzić do pęknięcia zbiornika próżniowego. W rurowych dzbankach próżniowych powszechnie stosuje się kompensatory, które zapobiegają pęknięciom i pozwalają utrzymać szczelność próżni.