كيف يعمل الدورق المفرغ من الهواء？الدورق المفرغ من الهواء: المبادئ والمواد والتطبيقات

في الحياة اليومية، غالبًا ما نستخدم القارورة المفرغة من الهواء لشرب الماء أو صنع الشاي أو القهوة. ولكن هل فكرت يومًا في مبدأ عمل القارورة المفرغة من الهواء؟ ستقدم هذه المقالة تعريف القارورة المفرغة من الهواء ومبدأ عملها، وتستكشف تطبيقاتها العملية، وتلخص الاحتياطات الواجب اتخاذها عند استخدام القوارير المفرغة من الهواء.

1- تعريف الدورق المفرغ من الهواء

القارورة المفرغة من الهواء هي وعاء أسطواني مصنوع على أساس مبدأ قارورة ديوار، وتستخدم للحفاظ على درجة حرارة داخلية ثابتة للماء أو المشروبات لفترة زمنية معينة، مما يجعلها ملائمة للشرب.
تتكون الزجاجة المفرغة من بطانة داخلية وطبقة عازلة وغطاء خارجي. تُستخدم البطانة الداخلية لتخزين السوائل وعادةً ما تكون مصنوعة من طبقة مزدوجة من الزجاج أو الفولاذ المقاوم للصدأ. وتتمثل وظيفة الطبقة العازلة في تقليل التوصيل الحراري والحفاظ على درجة حرارة ثابتة داخل الزجاجة لفترة زمنية معينة. عادةً ما يكون الغلاف الخارجي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أو مادة بلاستيكية لحماية البطانة الداخلية.

2- وضع نقل الحرارة

قبل معرفة كيفية عمل دورق التفريغ، نحتاج إلى فهم كيفية انتقال الحرارة.

للحرارة خاصية الانتقال من الأجسام ذات درجات الحرارة المرتفعة إلى الأجسام ذات درجات الحرارة المنخفضة، وهناك ثلاث طرق يمكن أن تنتقل بها. وهي التوصيل والحمل الحراري والإشعاع.

يشير التوصيل الحراري إلى انتقال الحرارة عبر الجزيئات داخل المادة. طريقة الانتقال هذه شائعة جدًا في المواد الصلبة والسوائل، على سبيل المثال، عند تسخين قاع غلاية من الفولاذ المقاوم للصدأ، يصبح مقبض الغلاية ساخنًا.

الحمل الحراري هو انتقال الحرارة من خلال تدفق الغاز أو السائل. على سبيل المثال، بعد تشغيل السخان، وبسبب تدفق الهواء في الغرفة، سترتفع درجة الحرارة الكلية داخل الغرفة.

الإشعاع الحراري هو الإشعاع الكهرومغناطيسي المتولد بسبب درجة حرارة الجسم نفسه، والذي يمكن أن ينقل الحرارة. ويرتبط تواتره وشدته بدرجة حرارة الجسم، ومن الأمثلة التمثيلية على ذلك أشعة الشمس.

3- مبدأ عمل الدورق المفرغ من الهواء

يقدم ما سبق ثلاث طرق لانتقال الحرارة، وهيكل دورق التفريغ هو منع هذه الطرق الثلاث لانتقال الحرارة قدر الإمكان.

(1)عزل بطبقة تفريغ الهواء: استخراج الهواء بين البطانة الداخلية والغطاء الخارجي لتشكيل طبقة تفريغ الهواء. ونظراً لغياب جزيئات الهواء في طبقة التفريغ، لا يمكن نقل الحرارة من خلال التوصيل والحمل الحراري، مما يضمن تغيراً بطيئاً في درجة الحرارة داخل الزجاجة.

(2)العزل الرغوي: تعتمد الطبقة العازلة للكوب العازل على مادة العزل الرغوية، التي تحتوي على العديد من الفقاعات الصغيرة. يلعب الهواء الموجود داخل الفقاعات دورًا في العزل، وبالتالي يقلل من حدوث انتقال الحرارة.

(3)الإشعاع الحراري العاكس: عادة ما تكون الأغلفة الداخلية والخارجية لقوارير التفريغ مصنوعة من مواد معدنية، والتي يمكن أن تعكس الإشعاع الحراري وتقلل من انتقال الإشعاع الحراري.

(4)إبطاء الحمل الحراري: تعتمد الطبقة العازلة لقارورة التفريغ على مادة العزل بالتفريغ ومواد العزل الرغوية، والتي يمكن أن تشكل منطقتين مستقلتين لدرجة الحرارة للماء داخل الكوب والهواء خارج الكوب، وبالتالي تبطئ حدوث الحمل الحراري. نظرًا لأن الحمل الحراري هو وسيلة لنقل الحرارة، فإن إبطاء
يمكن أن يقلل الحمل الحراري أيضًا من حدوث انتقال الحرارة.

(5)آلية ختم ممتازة: نظرًا لسهولة التلامس بين فوهة قارورة التفريغ والهواء، يحدث انتقال الحرارة. ولذلك، فإن ضمان إحكام الغلق عند الوصلة بين الغطاء وفوهة الزجاجة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على درجة حرارة ثابتة داخلية، ويستخدم مصنعو قارورة التفريغ تقنيات إحكام غلق مختلفة، مثل الوسادات المطاطية أو حلقات السيليكون المانعة للتسرب لضمان أداء الإحكام.

4. العوامل المؤثرة على تأثير العزل الحراري

(1) المواد: المواد المختلفة لها معاملات توصيل حراري ومعاملات إشعاع مختلفة، لذا فإن اختيار مواد مختلفة سيؤثر على تأثير العزل للكوب العازل. بشكل عام، مواد العزل الفراغية ومواد العزل الرغوية لها تأثيرات عزل أفضل.

(2) الحرفية: يمكن أن تؤثر تقنيات التصنيع المختلفة أيضًا على تأثير العزل للكوب المعزول. على سبيل المثال، يمكن أن تؤثر سماكة طبقة التفريغ وحجم الفقاعات وتوزيعها على تأثير العزل. وبصفة عامة، كلما كانت طبقة التفريغ أكثر سمكًا وكلما كانت الفقاعات أصغر حجمًا وأكثر اتساقًا، كان تأثير العزل أفضل.

(3) درجة حرارة البيئة: يمكن أن تؤثر درجة حرارة البيئة المحيطة أيضًا على تأثير العزل للكوب المعزول. في درجات الحرارة المحيطة المنخفضة، يكون وقت عزل الكوب المعزول أطول. وعلى العكس من ذلك، في درجات الحرارة المحيطة الأعلى، يكون وقت عزل الكوب المعزول أقصر.

(1) مادة البطانة الداخلية:: عادةً ما تكون مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الغذائية والسيراميك ومواد أخرى، والتي تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة درجات الحرارة العالية، ولن تؤثر على صحة الإنسان.

(2) مادة القشرة:: عادةً ما تكون مصنوعة من البلاستيك أو المعدن أو ما إلى ذلك، والتي تتمتع بمتانة ممتازة وأداء ممتاز ضد السقوط.

(3) مواد الطبقة العازلة: عادةً ما يتم استخدام مواد العزل بالتفريغ، ومواد العزل الرغوي، وما إلى ذلك، والتي تتميز بأداء عزل ممتاز.

6- عملية تصنيع القارورة المفرغة من الهواء

(1) إنتاج البطانة الداخلية: معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الغذائية والسيراميك والمواد الأخرى في شكل البطانة الداخلية ومعالجة التلميع.

(2) صنع القشرة: معالجة البلاستيك والمعدن والمواد الأخرى في شكل الصدفة.

(3) إنتاج الطبقة العازلة: تتم معالجة مواد العزل بالتفريغ، ومواد العزل الرغوي، وما إلى ذلك في شكل طبقات عازلة ويتم لصقها بين البطانة الداخلية والغطاء الخارجي.

(4) التجميع: قم بتجميع البطانة الداخلية والغطاء الخارجي والطبقة العازلة معًا وأغلقها بإحكام.

(5) الفحص: إجراء فحص الجودة واختبار الأداء على الكوب العازل المصنوع مسبقًا للتأكد من أن المنتج يفي بالمعايير.

7- سيناريوهات تطبيق الدورق المفرغ من الهواء

(1) التطبيقات في الحياة اليومية

صنع الشاي: يحب الكثير من الناس استخدام القوارير المفرغة من الهواء لتحضير الشاي، والتي يمكن أن تحافظ على درجة حرارة الشاي ورائحته، مما يجعل مذاقه أفضل. عند تخمير الشاي، من المهم تجنب نقع أوراق الشاي في الماء الساخن لفترة طويلة لتجنب التأثير على جودة أوراق الشاي ومذاقها. وبصفة عامة، يجب ألا يتجاوز وقت استخدام الترمس لتحضير الشاي من 2-3 ساعات.

مياه الشرب: خلال فصل الشتاء أو الأنشطة الخارجية، يمكن أن يؤدي استخدام الترمس لشرب الماء إلى الحفاظ على درجة حرارة الماء وتجنب الانزعاج الناجم عن شرب الماء البارد. عند شرب الماء، احرص على عدم سكب الكثير من الماء الساخن في الكوب المعزول لتجنب الحروق أو الانسكاب. بشكل عام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة شرب الماء من الترمس 60 درجة مئوية.

(2) التطبيقات في المجال الطبي

الكمادات الباردة والساخنة: في بعض العلاجات الفيزيائية، هناك حاجة إلى الكمادات الباردة والساخنة لتخفيف الألم أو تعزيز الشفاء. يمكن استخدام الزجاجات المفرغة من الهواء لحفظ الماء الساخن أو البارد، مما يوفر علاجاً مستمراً بدرجة الحرارة.

تخزين الأدوية: تحتاج بعض الأدوية إلى التخزين في درجات حرارة محددة للحفاظ على فعاليتها. يمكن للمؤسسات الطبية استخدام الترمس لتخزين هذه الأدوية، مما يضمن الحفاظ على درجة حرارة ثابتة عند الحاجة.

استخدام غرفة العمليات: أثناء العملية الجراحية، من الضروري في بعض الأحيان استخدام درجة حرارة محددة من السوائل أو الأدوية. يمكن للترمس توفير هذه السوائل أو الأدوية في غرفة العمليات والحفاظ على ثبات درجة حرارتها طوال العملية الجراحية بأكملها.

العزل الغذائي للمريض: بالنسبة للمرضى الذين يحتاجون إلى أنظمة غذائية خاصة أو أنظمة غذائية ذات درجات حرارة محددة، يمكن استخدام زجاجات الترمس لحفظ الطعام دافئًا، مما يضمن الحفاظ على درجة حرارة مناسبة عند الحاجة.

(3) التطبيقات في المختبر

تخزين الكواشف: العديد من الكواشف الكيميائية حساسة للغاية لدرجة الحرارة والرطوبة. ومن خلال وضع زجاجة الكاشف في ترمس، يمكن تقليل التقلبات في درجات الحرارة، مما يساعد على الحفاظ على ثبات الكاشف ونشاطه.

تخزين السوائل والتفاعل: غالبًا ما يكون من الضروري تخزين أو إجراء تفاعلات سائلة في درجات حرارة محددة في المختبر. يمكن استخدام الترمس كحاوية مؤقتة لضمان حفاظ السائل على درجة الحرارة المطلوبة.

تخزين النيتروجين السائل: تحتاج بعض المختبرات إلى تخزين عينات أو مركبات بيولوجية في النيتروجين السائل. ويمكن استخدام قوارير تفريغ الهواء لتخزين كمية صغيرة من النيتروجين السائل والحفاظ على حالة درجة الحرارة المنخفضة لضمان حفظ العينة والحفاظ عليها.

8- احتياطات استخدام دورق التفريغ.

تجنب الحروق: عند إضافة الماء المغلي إلى الإناء، يجب ألا يكون الإناء ممتلئًا جدًا، حيث أن هناك خطر حدوث فيضان وحروق. وعاء الترمس هو منتج عالي العزل بتفريغ الهواء مع فترة عزل أطول. عند شرب المشروبات الساخنة، من المهم تجنب الحروق ومن الأفضل سكبها في أوعية أخرى حتى تصبح درجة الحرارة مناسبة قبل الشرب.

تجنب التشوه: تجنب أي شكل من أشكال التسخين المباشر أو وضعه في منطقة مرتفعة الحرارة لتجنب التسبب في تشوه المنتج والتأثير على استخدامه.

تجنب نمو البكتيريا: لتقليل نمو البكتيريا، من الأفضل عدم تخزين الحليب أو أي طعام آخر في دورق مفرغ من الهواء.

تجنبي تعبئة السوائل المعرضة للضغط العالي: يجب أن تتجنب منتجات العزل بالتفريغ العالي تعبئة السوائل المعرضة للضغط العالي، مثل الثلج الجاف والمشروبات الغازية، وكذلك السوائل الحمضية والقلوية القوية لمنع تآكل الجدران الداخلية للحاوية.

التنظيف: قبل استخدام الكوب المعزول، من الضروري تنظيفه. يمكنك استخدام منظف محايد وقطعة قماش ناعمة لمسح الغلافين الداخلي والخارجي لإزالة الغبار والروائح الكريهة. احرص على عدم استخدام مواد تنظيف مزعجة للغاية أو فرشاة صلبة أثناء التنظيف لتجنب إتلاف الغلافين الداخلي والخارجي للقوارير المعزولة.

التخزين والصيانة: عند عدم الاستخدام، يجب تخزين الكوب المعزول في مكان جاف وجيد التهوية وبعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة لتجنب الرطوبة أو التشوه. عند استخدام الترمس، يجب الانتباه إلى الصيانة لتجنب الاصطدام أو السقوط أو الضغط، حتى لا يؤثر ذلك على عمر الخدمة وتأثير العزل للترمس. إذا كانت هناك مشاكل مثل تسرب الماء أو انخفاض تأثير العزل في كوب العزل، فيجب إصلاحه أو استبداله في الوقت المناسب.