Vakuuminės kolbos izoliacijos principas.

Pagrindinė šilumos išsaugojimo logikaVakuuminė kolbayra maksimaliai blokuoti tris šilumos perdavimo būdus – šilumos laidumą, šilumos konvekciją ir šilumos spinduliavimą. Dėl specialios konstrukcijos jis sumažina šilumos mainus tarp buteliuko vidaus ir išorės, taip išsaugodamas butelio viduje esančio skysčio temperatūrą (šilumos arba šalto konservavimo). Konkretus principas gali būti paaiškintas išskaidžius jo pagrindinę struktūrą:

Dvisluoksnė vakuuminė struktūra: blokuoja šilumos laidumą ir konvekciją

Kolbos kolba išVakuuminė kolbayra pagamintas iš dviejų sluoksnių stiklo (arba metalo) konstrukcijos, o tarpas tarp dviejų sluoksnių evakuuojamas į aukšto vakuumo būseną. Tai yra pagrindinis izoliacijos dizainas:

Šilumos laidumo blokavimas: šilumos laidumui užtikrinti reikalinga terpė (pvz., kieta, skysta arba dujinė). Vakuuminėje būsenoje beveik nėra molekulių, galinčių perduoti šilumą, todėl žymiai sumažėja šilumos laidumas per vidinę butelio sienelę. Pavyzdžiui, karšto vandens šilumą sunku perduoti už butelio ribų per vakuuminį sluoksnį, o šaltas vanduo taip pat sunkiai sugeria šilumą iš išorės.

Šiluminės konvekcijos blokavimas: šiluminė konvekcija yra būdas, kuriuo skysčiai arba dujos perduoda šilumą srautu. Vakuuminis sluoksnis pašalina dujų (arba skysčio) buvimą, todėl visiškai išvengiama šilumos mainų, atsirandančių dėl dujų konvekcijos ir dar labiau sumažinama šilumos nuostoliai.

Vidinės sienos danga su atspindinčiu sluoksniu: Silpna šiluminę spinduliuotę

Vidinė vakuuminės kolbos sienelė (dažniausiai išorinis vidinio sluoksnio paviršius ir vidinis išorinio sluoksnio paviršius) yra padengtas metalinės atspindinčios plėvelės (pvz., sidabro, aliuminio ir kt.) sluoksniu. Šiluminė spinduliuotė yra šilumos perdavimo būdas, kuriam nereikia terpės. Bet koks objektas, kurio temperatūra yra, spinduliuos infraraudonuosius spindulius į išorę (neša šilumą), o atspindinčios plėvelės funkcija:

Šilumos išsaugojimui (karštam vandeniui palaikyti): atspindėkite infraraudonuosius spindulius, skleidžiamus karšto vandens buteliuke, ir atspindėkite šilumą atgal į butelį, kad sumažintumėte šilumos nuostolius, kuriuos sukelia šiluminė spinduliuotė.

Šaltam konservavimui (užpildymui šaltu vandeniu): Atspindėkite iš išorės aplinkos spinduliuojamus infraraudonuosius spindulius į butelį, neleiskite išorinei šilumai patekti į butelį per spinduliuotę ir palaikykite žemą temperatūrą butelio viduje.

Uždarykite buteliuko dangtelį: Padėkite blokuoti šilumos mainus

Butelių dangteliaiVakuuminė kolbadažniausiai gaminami iš medžiagų, pasižyminčių geromis šilumą izoliuojančiomis savybėmis (pvz., plastiko, kamštienos, silikono ir kt.), ir yra su sandarinimo konstrukcija. Viena vertus, paties buteliuko dangtelio šilumos izoliacijos savybė gali sumažinti šilumos laidumą per dangtelį. Kita vertus, sandarus dizainas gali užkirsti kelią dujų nuotėkiui butelio viduje (pvz., Vandens garams, susidarantiems karšto vandens), išvengti konvekcinio šilumos perdavimo, kurį sukelia dujų nuotėkis, taip pat blokuoti išorinio oro patekimą į butelį, taip padedant išsaugoti šilumą.