二、保温瓶的问世及其向低温冷藏领域的深入推进早在公元前8世纪的时候,地中海边的小渔村庞贝(换句话说,一如咱们曾经的小渔村深圳
)逐渐发展为仅次于罗马的意大利第二大城。庞贝城离著名的活火山维苏威火山只有10km,但当时的著名地理学家斯特拉波断定它是一座死火山,所以建筑在火山爆熔岩上的庞贝古城从一开始就埋下了大灾的祸根。公元79年8月24日,维苏威火山爆发了……2.5万人、闻名遐迩的酒色之都庞贝古城完全消失了。在庞贝城的废墟中,人们曾挖出过一个双层容器,说明2000年前的罗马人们已经意识到双层容器能保暖了。
现代意义上的保温瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯•杜瓦爵士(Sir James Dewar)发明的。1892年,杜瓦吩咐人将玻璃吹制一个双层的玻璃容器,再玻璃胆壁间涂满银,然后抽成真空,其结果是,瓶里的液体温度的变化变得很慢很慢了。等后来加上外壳,玻璃瓶胆被保护起来,一种全新的保温瓶问世了。很快,它在实验室、医院和探险队中流行起来,并向野餐和旅行领域发展起来。1925年,留美归国的笪耀先试制成了中国历史上第一只热水瓶。而后来居上的金鼎牌热水瓶不但保持了中国热水瓶的最长生产历史、出口历史,还将产品规格系列化、多样化,并推出了医用冷藏型、军用型等专门系列。冷藏瓶的出现,成了电冰箱产业化之前最重要的冷藏用具。从这种意义上讲,每一只普通保温瓶都可以叫做杜瓦瓶,不就是为发明人的名字命名产品吗?民国时期的一个保温瓶卖五六个银元,远比今天的冰箱电视贵得多……可惜我们没有足够的考据资本,无力验证20世纪初期中外保温瓶的叫法了,只能说大致是没人叫过吧。但我想说的一句话是,杜瓦瓶这种叫法没什么时髦,有历史内涵但反映不出技术特征,没有绝热焊接气瓶的直观性,不符合技术时代的交流需求,应当摒弃。
1893年1月20日,杜瓦宣布发明了一种特殊的低温恒温器(cryostat)。到1898年,杜瓦瓶已经成功用于氢的液化,翌年又实现了固化。在这个过程中,我们看到了西方社会产品研发的速度和快速工业化的节奏,这也是我们社会比较缺乏的一种意识。这种盛低温液化气体的保温瓶,就是中间镀银、并抽成真空的玻璃容器,这种贮存低温液化气体的保温瓶被逐渐叫成了杜瓦瓶(dewars)。至于剔除易碎的玻璃、完全金属化、大容量化的发展,又经历了一个比较漫长的发展过程。以下是杜瓦瓶的原理图,不同厂家的略有差异,譬如我在下一楼层的绝热焊接气瓶标准截图中放进去的就将液位计改为液量表了,跟汽车的油表相似的那种。杜瓦瓶(Dewars)其要结构和各部件功能如下:
①外壳:除保护内桶体外,它还与内桶体形成真空夹层以阻止瓶外热量的侵入,减少瓶内低温液体的自然汽化量;
②内胆:储备低温液体;
③汽化器:通过与外桶内壁的热交换,实现将瓶内的液态气体转化为气态;
④进出液阀:控制杜瓦瓶进行液体充灌或从瓶中排出液体;
⑤安全阀:当容器的压力大于最大工作压力时自动卸压,其起跳压力略大于最大工作压力;
⑥排放阀:在杜瓦瓶灌充液体时,用此阀排放瓶内
气相空间的气体,降低瓶内压力,以便快速顺利地灌充液体。其另一作用是杜瓦瓶在储存或其他情况下发生瓶内压力超过最高工作压力时,可用此阀人工排放瓶内的气体,以降低瓶内的压力;
⑦压力表:指示瓶内筒的压力;
⑧增压阀:此阀开启后,瓶内的液体便会通过增压盘管与外筒壁进行热交换,汽化为气体,进入内筒壁上部的
气相空间,使气瓶建立一定的驱动压力(内压),以便驱动瓶内的低温液体,使其流动;
⑨使用阀:用于杜瓦瓶液体汽化回路与用户用气进口端管道通路的开启,也可以用此阀控制气体的流速;
⑩液位计:比较直观地指示容器内液面的高低,安装位置应便于操作人员观察和检修。
杜瓦瓶的保温原理并不复杂,应当与普通的暖水瓶差别不大,但“实际”情况并非如此。我们现在看到的所谓结构图,几乎清一色“丢”了真空层,这已经严重违背了杜瓦发明的本义,依据这样的结构图讨论原理还为时过早。杜瓦的结构问题太大,我另发了帖子在讨论,等有了基本结论,我再回来补充这一部分内容。
(本楼层到此)