Трубка вакуумна з млином
Трубка вакуумна з млином
Зміст
Загальний опис (принцип дії) Глущенко Дар'я, група 33
Трубка вакуумна з млином- це трубка типу GM,яка в першу чергу має по сторонам по пластині ребристої форми, вона ж і являє собою абсорбер, на який нанесено високоселективне покриття, ця трубка розміщується в середині однієї єдиної скляної колби, яка є дещо більшого діаметру, з колби викачують повітря і замість пробки запаюють металевою пластиною, в середині вакуумної трубки з млином є ефір, і працює вона за тим же принципом. Нижче представлений малюнок вакуумної трубки з млином.
Вакуум (від лат. Vacuus - порожній) - простір, вільний від речовини. У техніці і прикладної фізики під вакуумом розуміють середовище, що містить газ при тиску значно нижче атмосферного [1] . Вакуум характеризується співвідношенням між довжиною вільного пробігу молекул газу λ і характерним розміром середовища d . Ключовим моментом роботи сонячної системи є скляна вакуумна трубка. Кожна вакуумна трубка складається з двох скляних колб. Зовнішня колба виконана з надзвичайно міцного боросилікатного скла яке витримує удари граду який падає зі швидкістю 18 м / с і має до 35 мм діаметрі. Внутрішня колба також виконана з боросилікатного скла і покрита спеціальним трирівневим покриттям з поступовою зміною поглинаючих шарів ALN / AIN-SS / CU. За рахунок застосування нових технологій досягається високий коефіцієнт поглинання і низька відбиватися здатність, що дозволяє досягти + 380 ° С в середині трубки при прямому сонці, без шкоди самого виробу. Між двома скляними колбами викачується повітря, щоб створити вакуум, який перешкоджає зворотному теплопровідності і конвекційним втрат тепла. В середині скляної колби розташована герметична теплова трубка (HEAT PIPE), виготовлена з чистої червоної міді в середині якої знаходиться легкокипящая і випаровується рідина, яка виконує функцію передачі тепла теплоносія. Нижче на малюнку показаний принцип роботи вакуумної трубки. Основна інтенсивність сонячного випромінювання в наземних умовах знаходиться в спектральному інтервалі 0.28 мкм - 3 мкм. Боросилікатне скло пропускає хвилі сонячної радіації в діапазоні 0,4 мкм - 2,7 мкм. Проникаючи крізь зовнішню прозору колбу, енергія затримується на другий колбі, на яку нанесений високоселективний непрозорий шар абсорбера.
Історична довідка
Дослідження вакууму розпочалися зі створення «торрічеллієвої порожнечі» італійським фізиком Еванджеліста Торрічеллі в середині 17 століття. Для отримання безповітряного простору Торрічеллі заповнив ртуттю тонку склянну трубку із запаяним кінцем, а потім опустив трубку відкритим кінцем униз в посудину, куди могла витекти ртуть. Як наслідок витікання частини ртуті з трубки, ртуть у трубці опустилася, а над нею утворився порожній простір. Запропонований Торрічеллі принцип використовується у ртутних барометрах, оскільки рівень ртуті в трубці залишається таким, щоб зрівноважити атмосферний тиск.
Досліди Торрічеллі заперечили неправильне твердження Аристотеля про те, що природа боїться порожнечі (лат. horror vacui). Однак, прихильники ідеї Аристотеля у свою чергу заперечували, що, мабуть, простір над ртуттю заповнений якоюсь невидимою речовиною. У відповідь на ці заперечення Блез Паскаль продемонстрував, що рівень ртуті змінюється з висотою.
Перший вакуумний насос (поршневий циліндр з водяним защільненням) винайшов у 1654 Отто фон Ґеріке. Цей насос дозволив легко відкачувати повітря з герметичних ємкостей та експериментувати з вакуумом[4]. Насос, який автор назвав лат. antlia pneumatica, був далеким від досконалості, однак з його допомогою Геріке зумів продемонструвати основні властивості вакууму. Саме за допомогою цього насоса проведено було знаменитий дослід з Магдебурзькими півкулями. Геріке створив також водяний барометр, аналогічний до ртутного барометра Торрічеллі, хоча через меншу густину води у порівнянні з ртуттю висота водяного стовпа, що зрівноважує тиск атмосфери була в 13,6 разів більшою — близько 10 метрів. Геріке вперше з'ясував, що вакуум не проводить звуку і що горіння у ньому припиняється[5].
У 1850 Август Теплер винайшов ртутно-поршневий насос[6], у 1855 Генріх Гайслер отримав за допомогою ртутного насоса тиск 0,01 торр, а у 1865 Германн Шпренгель створив насос, названий його іменем[7]. Удосконалення конструкції насосів у середині 19 ст. відкрило шлях до створення вакуумних ламп.
У 1884 році італієць А. Маліньяні вперше застосував у виробництві ламп розжарення зв'язування залишкових газів парою фосфору і тим самим поклав початок застосуванню поглиначів, так званих гетерів[8].
У 1905 році молодий німецький фізик Вольфганг Геде робить винахід обертового ртутного вакуумного насоса. У 1906 році Джеймс Дьюар розробив спосіб отримання вакууму шляхом поглинання газів активованим вугіллям, яке охолоджувалось рідким азотом (кріосорбційний насос). Далі з'являються молекулярний (В. Геде, 1912) та дифузійний насоси (В. Геде, 1913)[9].
Паралельно з розробкою вакуумних насосів створювалась техніка вимірювання низького тиску. Уже в 1874 році Г. Мак-Леодом було розроблено компресійний манометр, який суттєво розширював нижню межу вимірювання тиску рідинними манометрами.
Технічні характеристики
В результаті поглинання світла абсорбером і подальшого його випромінювання довжина хвилі збільшується до 11 мкм. Скло є непроникним бар'єром для електромагнітної хвилі такої довжини. Сонячна енергія, потрапляючи на абсорбер, знаходиться в пастці. Поглинаючи сонячне випромінювання, абсорбер навіть без зовнішньої колби може нагрітися до температури + 80 ° С. Нагрітий до такої температури абсорбер випромінює теплову енергію, яка, проникаючи крізь тіло другої колби, передається на HEAT PIPE. За рахунок виникнення парникового ефекту, який базується на накопичені енергії під склом, в середині другої колби температура піднімається до + 180 ° С. Це тепло нагріває легкозакипаючої і випаровується рідина, яка при + 25 ° С - + 30 ° С, перетворюючись на пару, піднімаючись, переносить тепло в робочу частину HEAT PIPE, де і відбувається теплообмін з теплоносієм. Віддача тепла змушує пар конденсуватися і текти в нижню частину HEAT PIPE, і цикл повторюється знову. Високий коефіцієнт передачі тепла легко киплячою і рідиною, що випаровується, незначне її кількість і відносно не великі розміри HEAT PIPE дають ефективну термічну теплопровідність. HEAT PIPE працює як термічний діод. Теплопровідність дуже висока в одному напрямку (вгору) і низька в зворотному (вниз). Для того, щоб підтримувати вакуум між двома скляними колбами на нижню внутрішню частину колби наносять шар барію. Він активно поглинає CO, CO, N, O, HO і H під час зберігання і роботи трубки. Шар барію також забезпечує явне візуальне вказівку вакуумного статусу. Білий колір означає, що порушені умови вакууму. Ідеальна комбінація вакуумної і теплової мідної трубок дають нам такі переваги перед плоскими колекторами: Висока теплова ефективність. завдяки сучасним методам передачі тепла, високоякісне поглинає покриття. Широкий спектр роботи: завдяки малій теплової ємності вона здатна працювати при високій хмарності (в інфрачервоному діапазоні променів які проходять крізь хмари). Кожна трубка працює не залежно одна від одної. Так як антифриз чи не затікає в середину трубки, а його доступ обмежується теплообмінником, то в разі фізичного пошкодження колектор продовжує працювати. Меншу вагу колектора при кращій ефективності роботи самого колектора. Краща ефективність роботи взимку завдяки вакууму. Трубка витримує морози в -50 ° С.
Сфера застосування
Вакуумна технологія — поняття, що застосовується до всіх процесів і фізичних вимірювань, що проводяться у середовищі газу, який перебуває в умовах тиску, нижчого за атмосферний.
Ці процеси можуть проводитись у вакуумі з таких причин:
Видалення безпосередніх складових середовища, що можуть спричиняти фізичну чи хімічну реакцію протягом процесу (наприклад, окиснення): вакуумні лампи розжарення, вакуумна металургія тощо. Порушення рівноважного стану, що існує за нормальних умов: видалення адсорбованого чи розчиненого газу або леткої рідини з об'єму речовини (наприклад, дегазація олій, сушіння сублімацією), десорбування газу з поверхонь, наприклад, очищення конструкційних елементів електровакуумних приладів (електровакуумних ламп, електронно-променевих трубок тощо) і вакуумного устаткування (лінійних прискорювачів, насосів тощо). Збільшення відстані, на яку матеріальна частинка повинна переміститись, перш, ніж вона зіштовхнеться з іншою, що приведе до можливості руху частинок без зіткнень на шляху від джерела до адресата (приймача), наприклад, при виготовленні захисних, поглинальних чи відбивних покриттів, прискорювачах частинок, просвітленні оптики тощо. Зменшення числа молекулярних зіткнень з поверхнями за технологічний час при формуванні моношару, завдяки чому зменшується ймовірність його забруднення, після очищення у вакуумі. Крім ролі технологічного середовища вакуум у багатьох технологіях може використовуватись для створення розподілених контрольованих зусиль, наприклад, у вакуумних захопниках маніпуляторів, при вакуумному формуванні виробів з пластику, при вирішенні задач транспортування трубопроводами тощо.
В харчовій промисловості вакуум використовують для створення умов довготривалого зберігання та консервування харчових продуктів. В медицині вакуум застосовують для збереження гормонів, лікувальних сироваток, вітамінів, при отриманні антибіотиків, анатомічних та бактеріологічних препаратів.
Фото, відео-матеріали
Список використаних джерел
1. Батушев В. А. Электронные приборы. — М.: Высшая школа, 1980. — 383 с.
2. В. Н. Дулин, Н. А. Аваев, В. П. Демин и др.; Под ред. Г. Г. Шишкина. Электронные приборы. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 496 с. — ISBN 5-283-01472-X.
