2020-09-25 09:58:41

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保温瓶又称作暖水瓶,以内抽真空的双层壁瓶为内胆,罩以外壳而成的保温容器,是一种最常见的生活用品。

基本信息

  • 中文名称

    保温瓶

  • 外文名称

    Thermos

  • 别名

    杜瓦瓶

  • 发明者

    詹姆士·杜瓦

  • 发明时间

    1892年

  • 分类

    细口型,大口型,杯型

折叠 编辑本段 基本简介

英文: Thermos, Vacuum flask, Thermos bottle

保温瓶,又称暖水瓶,日常用品,外壳以竹篾、铁皮或塑料等做成,内装瓶胆。瓶胆由双层玻璃制成,夹层中的两面镀上银等金属,中间抽成真空,瓶口有塞子,可在较长时间内保持瓶内温度。盛热水的通常叫暖水瓶;盛冷食的通常叫冰瓶。

保温瓶的发明者:英国化学家和物理学家詹姆士·杜瓦(1892年),因此又叫杜瓦瓶。

有关保温瓶的概念很简单:瓶有内壁和外壁;两壁之间呈真空状。真空中无法进行热传导和对流,而镀上的金属反射层可以反射热辐射。所以凡是倒入瓶里的液体都能在相当长的一段时间内,保持它原有的温度。这就是保温瓶冬天保持饮料暖热、夏天保持饮料冰凉的原因。许多参加过多次旅游的人觉得很难想象,没有保温瓶会是一种什么样的情形。

杜瓦在零下240℃的低温下制出了液态氧,为了保存这种液态氧,他设计了一个热不能传进去,也不能散出来的瓶子。我们使用的保温瓶,就是从这种"杜瓦瓶"演变出来的。杜瓦的保温瓶,是根据热传递设计的:①它用两层玻璃瓶制成,瓶中间抽成真空,隔绝了空气的热传导和对流;②瓶壁涂上了银,就像镜子反射光线那样,能把热量的辐射反射回瓶内;③瓶口盖瓶塞,防止热从瓶口溜出去,若用来装开水,就成了保温瓶。

然而,认识到保温瓶在各种情形中都会有用的是德国玻璃制造工人赖因霍尔德·伯格。他在1903年获得了保温瓶的专利,并且制订了把它投入市场的计划。伯格甚至举办了一次给他的保温瓶起个好名字的比赛。他挑选的获胜名字是"瑟莫斯"(即热水瓶),那是关于热的希腊字。伯格的产品非常成功,很快就将保温瓶运往世界各地。

保温瓶经常为科学上的用途服务,如当液体需要保持恒温时。牛痘苗、血清和其它液体也经常用保温瓶来运送。保温瓶里面不再是涂水银了,60年代以前是镀银层、镀氧化镁。

分类和用途

保温瓶可分三大类:①细口型。通常又称热水瓶。口部直径小,保温性能好。主要用于盛装沸热水、煎热中药汁、热饮料和冷饮料等。②大口型。通常又称冰瓶,口部直径大,物品取放方便。主要盛装冰块、冰糕、带容器冷饮料、冰镇药剂、液态气体、防发酵物质等,亦可盛放热食、带容器热饮料等。③杯型。通常又称保温杯,口部直径大、容量小,主要用短时间内减少环境温度对内装物影响的饮食用具。

折叠 编辑本段 组成

保温瓶由内胆、外壳和附加部件组成。

内胆由内外两个玻璃瓶组合而成。两者在瓶口处连接成一体,两瓶壁间隙抽成真空以削弱热对流,玻璃瓶壁表面镀光亮银膜,反射红外热辐射线。瓶内高温时,内容物的热能不向外辐射;瓶内低温时,瓶外热能不向瓶内辐射。保温瓶有效地控制了传导、热对流和辐射3种传热的途径。保温瓶保温瓶

保温瓶保温的薄弱处是瓶口。在玻璃内外瓶瓶口连接处有热量传导,瓶口通常靠软木塞或塑胶塞阻挡热散失。因而保温瓶容量越大、瓶口越小,则保温效能越高。瓶壁夹层高度真空的长久保持极为重要。如果夹层中渐渐充气或损坏封没的抽气小尾,破坏夹层真空状态,保温瓶胆即丧失保温效能。

保温瓶胆除采取玻璃材质制成外,还有采用不锈钢或无毒无臭的塑料做成。金属瓶胆坚固耐用,不易损坏,但导热率远大于玻璃,制成的瓶胆保温效能稍差。用塑料制成的单层或双层壁容器,填充泡沫塑料隔热,轻巧方便,不易破碎,但其保温效能比真空瓶胆差。

外壳具有一定的强度,以保护内胆和增加装饰效果。外壳的材质有镀锡薄钢板、黄铜、合金铝、不锈钢和塑料等,中国还有黑铁皮、竹篾、竹筒、木、搪瓷等。为使用便利和美观,外壳可作多种造型和装饰。装饰方法包括印色、喷漆、喷花、电镀、喷塑、抛光、刻花、染色等。

附加部件按出水方式配备不同部件。普通型保温瓶适应手持壳柄、倾瓶倒水,需配备瓶塞。如软木塞、软橡胶膨胀塞、腔内滚球控水塑料塞、螺纹出水槽旋动塑料塞等,通过虹吸出水的保温瓶需在瓶胆内配备虹吸管和阀装置。气压出水的保温瓶称气压式保温瓶,有两种结构。常用的是在壳盖部位装小型气鼓,用手或通过机构揿按,使液面受气压,通过导管出水;另一种是可在壳体装小型电磁振动泵,使液面受气压,通过导管出水。盛装食物的大口保温瓶为适应使用需求,还有加装无毒塑料内衬和配置造型吻合的小套盛器等部件。

折叠 编辑本段 制造工艺

保温瓶的核心部件是瓶胆。制造瓶胆需经以下4个步骤

①瓶坯制备。保温瓶用的玻璃材质属常用的钠钙硅酸盐玻璃。取均匀无杂质的高温玻璃液,在金属模具中分别吹成壁厚为1~2mm的玻璃内瓶坯和外瓶坯(见玻璃制造)。②制胆坯。内瓶置于外瓶之中,瓶口连封成一体,并在外瓶底设置供镀银、抽气操作的导管,这种玻璃构造体称为瓶胆坯。制玻璃瓶胆坯主要有拉底封口法、缩肩封口法和腰接封口法3种。拉底封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口割底,内瓶从外瓶底端套入并用石棉塞镶垫固定,再将外瓶底收圆封闭,接小尾导管,两瓶口部熔封。缩肩封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口,内瓶从外瓶上端套入并用石棉塞镶垫固定,外瓶缩径收成瓶肩并熔封两瓶口,接小尾导管。腰接封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口并把腰部割成两段,内瓶放入外瓶,将腰部重新熔接,接小尾导管。③镀银。将一定数量银氨络合物溶液和作为还原剂的醛类溶液通过小尾导管灌入瓶胆坯夹层中,进行银镜反应,银离子被还原沉积在玻璃表面形成一镜面银膜薄层。④抽真空。将已镀银层的双层瓶胆坯的尾管与真空系统连接,加热至300~400℃,促使玻璃释放出所吸附的各种气体和残余水分。同时用真空泵抽气,瓶胆夹层空间的真空度达10-3~10-4mmHg时熔封尾管。

折叠 编辑本段 保温原理

现代的保温瓶是英国物理学家詹姆斯·杜瓦爵士于1892年发明的。当时他正在进行一项使气体液化的研究工作,气体要在低温下液化,首先需设计出一种能使气体与外界温度隔绝的容器,于是他请玻璃技师伯格为他吹制了一个双层玻璃容器,两层内壁涂上水银,然后抽掉两层之间的空气,形成真空。这种真空瓶又叫"杜瓶",可使盛在里面的液体不论冷、热温度都保持一定时间内不变。

由于在家庭中保温瓶主要用于热水保温,故又称热水瓶。保温瓶的构造并不复杂,中间为双层玻璃瓶胆,两层之间抽成真空状态,并镀银或铝。真空状态可避免热对流,玻璃本身是热的不良导体,镀银的玻璃则可将容器内部向外辐射的热能反射回去。反过来,如果瓶内储存冷液体,这种瓶又可防止外面的热能辐射到瓶内。

保温瓶的瓶塞,通常以软木或塑料制成,这两种材料不易导热。保温瓶外壳有竹编、塑料、铁皮、铝、不锈钢等材料制成,保温瓶的瓶口有一橡胶垫圈,瓶底有一碗形橡胶垫座,这些都是为了固定玻璃胆用,以防与外壳碰撞。

保温瓶的保温、保冷功能最差的地方是瓶颈周围,热量多在该处借助传导方式流通。因此,制造时总是尽可能缩短瓶颈,容量愈大而瓶口越小的保温瓶,保温效果愈好。正常情况下,12小时之内可使瓶内的冷饮保持在4°C左右,开水在60°C左右。

折叠 编辑本段 保温质量

1. 检查瓶胆尾部的奶尖(即抽气嘴)是否完整无损,如果有断裂就破坏了瓶胆夹层间的真空,失去了保温能力。

2. 察看瓶胆有无爆裂痕迹。

3. 看瓶口是否圆。如果瓶口不圆,瓶塞不能密封,会降低保温能力。

4. 检查石棉垫是否位移或脱落。石棉垫即瓶胆中部的三个圆形黑点,它支撑在内外胆之间,如果位移或脱落,瓶胆就会因不能承受应有的盛水压力而爆裂。

折叠 编辑本段 发展历史

考古学家在古罗马庞贝城废墟中,曾经发现了一个双层容器。这个容器可能就是保温瓶的前身,不过世界上第一只真正的保温瓶其实叫"杜瓦瓶"。

1643年,意大利人托创造出汞气压表后提出了有名的真空理论,这个理论对保温瓶的出现具有重大意义。但在以后的两个半世纪里,却没有发明出真正的保温瓶。

1879年,德国物理学家杜瓦因为了储存实验室的液化气体,听从了霍里德教授的建议,用两层中间为真空的薄玻璃制成容器,1881年他撰写了论文《瓦因霍里德瓶》。

1890年,英国化学家盾姆斯·久阿尔改进了瓦因霍里德瓶,在瓶壁上镀上一层银,这样可降低热辐射,减缓热量通过玻璃的散失,于是久阿尔瓶诞生了。

而我们现代的保温瓶的发明者叫詹姆士·杜瓦爵士,他是英国的一名科学家,主要是研究极低温度的液体。在1892年,杜瓦被邀请到英国科学研究所将"液化气"的课程。为了使教学更好的进行,在去之前他让一个叫柏格的玻璃匠给他制作了一个双层玻璃容器,并用水银涂满两层胆壁,使热量的传递大大减少。然后他又抽掉了两层之间的空气,于是真空瓶出现了,这只真空瓶是世界上最早的保温瓶,此保温瓶被称为"杜瓦瓶"。如今在英国伦敦研究所内,还保存着早期的杜瓦真空品。杜瓦当时并未重视真空瓶的发明,而是对抽出空气的理论非常重视,为这一理论申请了专利。1902年,德国人柏格看到了保温瓶的广大的潜在市场,于是开始推销保温瓶。两年后,并以自己的名义争取到了保温瓶的专利。他发现玻璃瓶胆很容易碎裂,就用镍制造外壳,来保护瓶胆。起初,保温瓶主要应用于实验室、医院和探险队,后来逐渐走进日常生活。

1904年,柏林吹制玻璃器皿的工人布尔盖经过研究,给久阿尔瓶添加了护热套,这样在市面上就有了能储存热咖啡或红茶的容器,从此各式各样的保温瓶就陆续问世了。人们发现保温瓶塞的保暖效果是瓶子中最差的部分,后来人们就用膨胀橡胶、塑料塞取代了软木塞,增强了保温效果。

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