Como funciona um frasco de vácuo？Frasco de vácuo: princípios, materiais e aplicações

Na vida quotidiana, utilizamos frequentemente o frasco térmico para beber água, fazer chá ou café. Mas alguma vez pensou no princípio de funcionamento de um balão de vácuo? Este artigo apresenta a definição e o princípio de funcionamento do frasco de vácuo, explora as suas aplicações práticas e resume as precauções a tomar quando se utilizam frascos de vácuo.

1. definição de balão de vácuo

Um balão de vácuo é um recipiente cilíndrico fabricado com base no princípio do balão de Dewar, utilizado para manter uma temperatura interna constante da água ou da bebida durante um determinado período de tempo, tornando-a conveniente para as pessoas beberem.
Uma garrafa de vácuo é composta por um revestimento interior, uma camada de isolamento e um invólucro exterior. O revestimento interior é utilizado para armazenar líquidos e é normalmente feito de vidro de dupla camada ou de aço inoxidável. A função da camada de isolamento é reduzir a condução de calor e manter uma temperatura constante no interior da garrafa durante um determinado período de tempo. O invólucro exterior é geralmente feito de aço inoxidável ou de material plástico para proteger o revestimento interior.

2. o modo de transferência de calor

Antes de aprendermos como funciona um balão de vácuo, precisamos de compreender como o calor é transferido.

O calor tem a propriedade de se transferir de objectos com temperaturas elevadas para objectos com temperaturas baixas, e existem três formas de o transferir. São elas a condução, a convecção e a radiação.

A condução de calor refere-se à transferência de calor através das moléculas no interior de um material. Este método de transferência é muito comum em sólidos e líquidos, por exemplo, ao aquecer o fundo de uma chaleira de aço inoxidável, a pega da chaleira fica quente.

A convecção térmica é a transferência de calor através do fluxo de gás ou líquido. Por exemplo, depois de ligar o aquecedor, devido ao fluxo de ar na divisão, a temperatura geral no interior da divisão aumenta.

A radiação térmica é uma radiação electromagnética gerada devido à temperatura do próprio objeto, que pode transferir calor. A sua frequência e intensidade estão relacionadas com a temperatura do objeto, sendo a luz solar um exemplo representativo.

3. o princípio de funcionamento de um balão de vácuo

O que precede introduz três formas de transferência de calor, e a estrutura do balão de vácuo destina-se a bloquear o mais possível estas três formas de transferência de calor.

(1)Isolamento por camada de vácuo: Extrair o ar entre o revestimento interior e o invólucro exterior para formar uma camada de vácuo. Devido à ausência de moléculas de ar na camada de vácuo, o calor não pode ser transferido por condução e convecção, garantindo uma mudança lenta de temperatura no interior da garrafa.

(2)Isolamento de espuma: A camada de isolamento do copo de isolamento adopta material de isolamento de espuma, que tem muitas bolhas pequenas. O ar no interior das bolhas desempenha um papel no isolamento, reduzindo assim a ocorrência de transferência de calor.

(3)Radiação térmica reflectora: Os invólucros interno e externo dos frascos de vácuo são geralmente feitos de materiais metálicos, que podem refletir a radiação térmica e reduzir a transferência de radiação térmica.

(4)Abrandar a convecção: A camada de isolamento do frasco de vácuo adopta material de isolamento de vácuo e material de isolamento de espuma, que pode formar duas zonas de temperatura independentes para a água dentro do copo e o ar fora do copo, abrandando assim a ocorrência de convecção. Como a convecção é uma forma de transferência de calor, o abrandamento da
A convecção também pode reduzir a ocorrência de transferência de calor.

(5)Excelente mecanismo de vedação: Devido ao contacto fácil entre a boca do frasco de vácuo e o ar, ocorre transferência de calor. Os fabricantes de frascos de vácuo utilizam várias tecnologias de vedação, como almofadas de borracha ou anéis de vedação de silicone, para garantir o desempenho da vedação.

4. Factores que afectam o efeito do isolamento térmico

(1) Materiais: Diferentes materiais têm diferentes coeficientes de condutividade térmica e de radiação, pelo que a escolha de diferentes materiais afectará o efeito de isolamento do copo de isolamento. De um modo geral, os materiais de isolamento de vácuo e os materiais de isolamento de espuma têm melhores efeitos de isolamento.

(2) Artesanato: Diferentes técnicas de fabrico podem também afetar o efeito de isolamento do copo isolante. Por exemplo, a espessura da camada de vácuo, o tamanho e a distribuição das bolhas podem afetar o efeito de isolamento. De um modo geral, quanto mais espessa for a camada de vácuo e quanto mais pequenas e uniformes forem as bolhas, melhor será o efeito de isolamento.

(3) Temperatura ambiente: A temperatura do ambiente também pode afetar o efeito de isolamento do copo isolante. A temperaturas ambiente mais baixas, o tempo de isolamento do copo isolado será mais longo. Pelo contrário, a temperaturas ambiente mais elevadas, o tempo de isolamento do copo isolado será mais curto.

(1) Material do revestimento interior: geralmente feito de aço inoxidável de qualidade alimentar, cerâmica e outros materiais, que têm uma excelente resistência à corrosão e a altas temperaturas, e não afectam a saúde humana.

(2) Material da casca: geralmente feito de plástico, metal, etc., que tem excelente durabilidade e desempenho anti-queda.

(3) Materiais da camada de isolamento: São normalmente utilizados materiais de isolamento a vácuo, materiais de isolamento de espuma, etc., que têm um excelente desempenho de isolamento.

6. processo de fabrico do balão de vácuo

(1) Produção de revestimentos interiores: Processamento de aço inoxidável de qualidade alimentar, cerâmica e outros materiais na forma do revestimento interior e tratamento de polimento.

(2) Fabrico de conchas: Transformação de plástico, metal e outros materiais na forma da concha.

(3) Produção de camadas de isolamento: Os materiais de isolamento a vácuo, os materiais de isolamento de espuma, etc. são transformados na forma de camadas de isolamento e colados entre o revestimento interior e o revestimento exterior.

(4) Montagem: Montar o revestimento interior, o revestimento exterior e a camada de isolamento e selá-los.

(5) Inspeção: Realizar uma inspeção de qualidade e testes de desempenho no copo de isolamento pré-fabricado para garantir que o produto cumpre as normas.

7. cenários de aplicação do balão de vácuo

(1) Aplicações na vida quotidiana

Tea making: Many people like to use vacuum flasks to make tea, which can maintain the temperature and aroma of the tea, making the taste better. When brewing tea, it is important to avoid soaking the tea leaves in hot water for a long time to avoid affecting the quality and taste of the tea leaves. Generally speaking, the time for using a thermos to brew tea should not exceed 2-3 hours.

Drinking water: During winter or outdoor activities, using a thermos to drink water can maintain the water temperature and avoid discomfort caused by drinking cold water. When drinking water, be careful not to pour too much hot water into the insulated cup to avoid burns or spillage. Generally speaking, the temperature for drinking water from a thermos should not exceed 60 ℃.

(2) Applications in the medical field

Cold and hot compress: In some physical therapies, cold and hot compress is needed to alleviate pain or promote recovery. Vacuum bottles can be used to hold hot or cold water, providing continuous temperature treatment.

Drug storage: Some drugs need to be stored at specific temperatures to maintain their effectiveness. Medical institutions can use thermoses to store these drugs, ensuring that they can maintain a stable temperature when needed.

Operating room use: During the surgical process, it is sometimes necessary to use a specific temperature of liquid or medication. A thermos can provide these liquids or medications in the operating room and maintain their temperature stability throughout the entire surgical process.

Patient dietary insulation: For patients who require special diets or diets with specific temperatures, thermos bottles can be used to keep food warm, ensuring that it can maintain an appropriate temperature when needed.

(3) Applications in the laboratory

Reagent storage: Many chemical reagents are highly sensitive to temperature and humidity. By placing the reagent bottle in a thermos, temperature fluctuations can be reduced, which helps maintain the stability and activity of the reagent.

Liquid storage and reaction: It is often necessary to store or conduct liquid reactions at specific temperatures in the laboratory. A thermos can be used as a temporary container to ensure that the liquid maintains the desired temperature.

Liquid nitrogen storage: Some laboratories need to store biological samples or compounds in liquid nitrogen. Vacuum flasks can be used to store a small amount of liquid nitrogen and maintain its low-temperature state to ensure the preservation and preservation of the sample.

8.Precautions for using vacuum flask.

Avoid scalding: When adding boiling water to the pot, it should not be too full, as there is a risk of overflow and scalding. The thermos pot is a high vacuum insulation product with a longer insulation time. When drinking hot drinks, it is important to avoid burns and it is best to pour them into other containers until the temperature is suitable before drinking.

Avoid deformation: Avoid any form of direct heating or placing it in a high temperature area to avoid causing deformation of the product and affecting its use.

Avoid bacterial growth: To minimize bacterial growth, it is best not to store milk or other food in a vacuum flask.

Avoid filling liquids that are prone to high pressure: High vacuum insulation products should avoid filling liquids that are prone to high pressure, such as dry ice and carbonated beverages, as well as strong acid and alkali liquids to prevent corrosion of the inner walls of the container.

Cleaning: Before using the insulated cup, it is necessary to clean it. You can use neutral detergent and a soft cloth to wipe the inner and outer shells to remove dust and odors. Be careful not to use overly irritating cleaning agents or hard brushes during cleaning to avoid damaging the inner and outer shells of the vacuum flasks.

Storage and maintenance: When not in use, the insulated cup should be stored in a dry, ventilated, and away from direct sunlight to avoid moisture or deformation. When using a thermos, attention should be paid to maintenance to avoid collision, dropping, or pressure, so as not to affect the service life and insulation effect of the thermos. If there are problems such as water leakage or decreased insulation effect in the insulation cup, it needs to be repaired or replaced in a timely manner.