Сколько хранится жидкий азот в сосуде Дьюара: испарение, срок, температура

Сосуды Дьюара · Эксплуатация

Жидкий азот в сосуде Дьюара вечно не сохраняется: он постоянно испаряется, и в какой-то момент уровень оказывается ниже образцов. Ответ на вопрос «сколько хранится азот в сосуде Дьюара» складывается из трёх величин — объёма, статического испарения и реального расхода в работе. Далее: как по паспортным числам оценить настоящий срок, что его укорачивает, как меняется температура внутри сосуда и как распланировать заливки, чтобы образцы не остались без азота.

Выпуск: октябрь 2026 · На чтение уйдёт 12 мин

Если коротко

Статический срок хранения — это время, за которое закрытый сосуд, которого не касаются, полностью расходует азот. Для конкретной модели оно приведено в паспорте.
Фактический срок меньше: его сокращают открывание горловины, извлечение канистр, неполная заливка и износ вакуума.
Температура жидкого азота при атмосферном давлении составляет −196 °C, а в паровой фазе она повышается от жидкости к горловине.
Планировать лучше по остатку: уровень азота замеряют мерной линейкой или датчиком и доливают заблаговременно, не ожидая, когда он подойдёт к образцам.

Из чего складывается срок Статическое испарение Реальный срок Температура азота Сроки по сериям Контроль уровня Планирование заливок

Срок хранения азота в сосуде Дьюара: из чего он складывается

Азот сосуд Дьюара не охлаждает — он лишь замедляет его нагрев. При атмосферном давлении жидкий азот кипит при минус 196 °C, и всё проникающее в сосуд тепло уходит на испарение. Чем качественнее изоляция и уже горловина, тем меньше теплоприток и тем медленнее азот расходуется. Из этого следует, что срок хранения — свойство сосуда, а не азота.

Чтобы оценить срок, нужны всего две паспортные величины: номинальный объём азота и статическое испарение в литрах в сутки. Если разделить первую на вторую, получится приблизительное время полного расходования азота — это и есть статический срок хранения. Только между числом из паспорта и реальной эксплуатацией всегда есть расхождение, и о нём лучше знать заранее.

Статический срок вычисляют по паспортным значениям, а реальный зависит от того, как вы обращаетесь с сосудом.

От чего зависит статическое испарение

Статическое испарение — это потери азота закрытым неподвижным сосудом при комнатной температуре. Тепло поступает тремя путями: через горловину, сквозь вакуумную изоляцию и по принадлежностям, соединяющим холодную зону с тёплой. Конструкция этих узлов описана в статье «Как устроен сосуд Дьюара».

Горловина

Главную роль играет диаметр горловины. В нашем ряду при одном и том же объёме результат различается в зависимости от горловины. Возьмём КАДАММ СД10 на 10 л: статический срок хранения азота — от 13 до 110 сут, испарение — от 0,09 до 0,7 л/сут, то есть широкая горловина 210 мм тратит азот в разы быстрее узкой 50 мм. Для КАДАММ СД30 объёмом 31,5 л срок равен 40–254 сут при испарении 0,12–0,7 л/сут.

Объём

Срок растёт с объёмом сосуда, поскольку поверхность на единицу объёма увеличивается медленнее самого объёма. Для КАДАММ СД2 на 2 л он составляет 20–28 сут, для КАДАММ СД20 на 20 л — 89–168 сут, для КАДАММ СД35 на 35 л — 97–286 сут, а для КАДАММ СД175 на 175 л с горловиной 216 мм — 184 сут. Рост при этом неравномерен: сосуды с горловиной 216 мм испаряют около 1 л/сут, и срок задаётся главным образом объёмом.

Состояние изоляции

Приведённое в паспорте испарение верно для исправного сосуда. Если вакуум стареет, пробка повреждена или в горловину попала влага, испарение растёт. Резкое увеличение расхода при тех же условиях — повод проверить сосуд.

Что сокращает реальный срок хранения жидкого азота

В эксплуатации жидкий азот хранится меньше, чем сказано в паспорте, и разница зависит от того, как с сосудом работают. Статическое значение предполагает закрытую горловину и неподвижность сосуда, а в лаборатории так не бывает.

Открывание горловины. При каждом извлечении канистры в сосуд попадает тёплый воздух, а пары азота выходят наружу. Потери тем больше, чем шире горловина и дольше она открыта.
Неполная заливка. Паспортный срок рассчитан на номинальный объём. Сосуд, заполненный на две трети, прослужит пропорционально меньше.
Нагрузка образцами. Канистры и пробирки нагреваются и остывают сами, забирая азот, поэтому частые загрузки повышают расход.
Пробка. Если она повреждена или не подходит по размеру, сверху поступает больше тепла.
Условия в помещении. В тёплой комнате и рядом с нагревателями теплоприток к корпусу возрастает.
Транспортировка. При перевозке, тряске и наклоне сосуда испарение увеличивается, а в сосуде не того типа может пострадать вакуум.

В карточках КАДАММ срок хранения дан как статический. Для рабочего режима реальный расход при вашем графике открываний уточняйте у менеджера или закладывайте запас на частые открывания горловины.

Какая температура у жидкого азота в сосуде Дьюара

Температура жидкого азота в сосуде Дьюара задаётся давлением: при атмосферном он кипит при минус 196 °C, и уровень заливки на это не влияет. Пока жидкость в сосуде есть, её температура не меняется, увеличивается лишь скорость испарения. Поэтому в жидкой фазе образцы находятся при самой низкой и ровной температуре.

Жидкая и паровая фаза

Над жидкостью, в парах, температура непостоянна: у поверхности азота она минимальна и повышается вверх, к горловине, где сказываются тёплый воздух и пробка. Чем ниже падает уровень азота, тем выше поднимается тёплая зона и тем теплее верхние позиции канистр. Вот почему для паровой фазы существенен минимальный допустимый уровень: у нижней границы образцы могут оказаться при температуре выше допустимой. Подробно это рассмотрено в статье «Криохранилище: паровая или жидкая фаза, вместимость, контроль».

Что происходит, когда уровень падает

Пока канистры погружены в жидкость, образцы имеют температуру азота. Как только уровень опускается ниже образца, тот попадает в пары с более высокой температурой. Для клеточного материала повторение такого нагрева вредно. Поэтому уровень не должен приближаться к нижней границе: азот доливают заранее.

Хранение в паровой фазе

В криохранилищах с паровой фазой азота хватает заметно на меньший срок, чем в жидкой, потому что платформа с образцами занимает часть объёма. Для КАДАММ КХ370 в жидкой фазе это 74 сут, в паровой — 11 сут. Для КАДАММ КХ800 — 118 и 18 сут, для КАДАММ КХ1800 — 177 и 30 сут. Для паровой фазы эти числа служат ориентиром, их следует сверять с условиями вашей эксплуатации.

Статические сроки хранения азота по сериям

В таблице приведены паспортные значения наших серий. Это статические сроки при заливке до номинала; для рабочего режима их корректируют с учётом частоты открываний.

Серия	Объём азота	Горловина, мм	Статическое испарение	Статический срок
КАДАММ СД2	2 л	30, 35, 50	0,07–0,12 л/сут	20–28 сут
КАДАММ СД6	6 л	50, 80	0,12–0,225 л/сут	27–52 сут
КАДАММ СД20	20 л	50, 80, 125	0,12–0,371 л/сут	89–168 сут
КАДАММ СД35	35,5 л	50, 80, 125	0,12–0,37 л/сут	97–286 сут
КАДАММ СД50	50 л	50, 80, 125	0,24–0,45 л/сут	110–209 сут
КАДАММ СД95	95 л	216	0,97 л/сут	98 сут
КАДАММ СД175	175 л	216	0,95 л/сут	184 сут
КАДАММ СДТ35	35,5 л	50, 80, 125	0,2–0,41 л/сут	86–179 сут
КАДАММ СДО10	9–10 л	80, 125, 216	0,35–0,89 л/сут	10–29 сут
КАДАММ КХ175	175 л	216	1,5 л/сут	116 сут

У сухих отгрузочных сосудов срок короткий: значительная доля азота уходит в сорбент, и свободного запаса нет. Для сосудов под давлением срок в сутках не указывают: статическое испарение КАДАММ СДН200 — 1,2 л/сут, КАДАММ СДН500 — 1,1 % в сутки, причём на расход влияет ещё и выдача азота — об этом сказано в статье «Криогенные сосуды под давлением».

Как контролировать уровень азота

Надёжнее регулярно замерять уровень, чем полагаться на расчёт. Оценка по паспорту — только ориентир, и погрешность накапливается.

Мерная линейка и взвешивание

Проще всего опустить в горловину мерную линейку или стержень из подходящего материала и определить уровень по следу инея. Другой способ — взвешивание: масса пустого сосуда известна из паспорта (например, 14,2–14,6 кг у КАДАММ СД35), и по разности с массой полного сосуда находят остаток азота. Плотность жидкого азота берут из справочников.

Датчики и сигнализация

В крупных хранилищах устанавливают датчик уровня и температуры с сигнализацией, которая срабатывает, когда уровень падает ниже порога. При больших объёмах без этого не обойтись, так как платформа с образцами расположена в нижней части сосуда.

Журнал заливок

Фиксируйте дату, объём залитого азота и результат замера. Журнал показывает динамику расхода: если при прежнем режиме он растёт, это сигнал о потере вакуума или износе пробки до появления видимых признаков. Правила заливки и проверки вакуума изложены в статье «Эксплуатация сосуда Дьюара».

Как планировать заливки и держать запас азота

График заливок строят от паспортного срока, но с запасом. На практике азот добавляют не когда он кончился, а когда уровень дошёл до заранее выбранной отметки — она оставляет время на поставку. Если азот привозят раз в несколько недель, отметка должна лежать выше расходного минимума за один цикл поставки.

Если сосуд открывают редко и горловина у него узкая, достаточно ориентироваться на статический срок, добавив запас.
Если сосуд открывают часто принимайте повышенный расход и проверяйте уровень чаще.
В крупных криохранилищах устанавливают датчик уровня с тревожной сигнализацией, а поставки азота планируют заблаговременно.
Когда сосуд простаивает уровень нельзя оставлять минимальным: убыль азота приведёт к нагреву образцов.

Выбирая сосуд, сразу сопоставьте срок хранения с графиком поставок азота — об этом написано в статье «Как выбрать сосуд Дьюара». О типах сосудов рассказывает материал «Виды сосудов Дьюара». А если азот нужен лаборатории не только для хранения, обратите внимание на сосуды для хранения и криохранилища.

Из смежных тем: хранение биопрепаратов без азота на длительный срок — в статье ; охлаждение образцов при центрифугировании — ; термостатирование жидкостей — .

Частые вопросы

На какой срок хватает азота в сосуде Дьюара?+

Это определяется моделью: в наших сериях статический срок при закрытой горловине равен от 13 до 286 суток. В реальности он меньше — сказываются частота открывания, уровень заливки и состояние вакуума.

Как вычислить срок хранения жидкого азота?+

Объём азота делят на статическое испарение в литрах в сутки — так получают приблизительный статический срок. Для рабочего режима из него вычитают запас на открывание горловины и неполную заливку.

Какую температуру имеет жидкий азот в сосуде Дьюара?+

Жидкий азот кипит при −196 °C, если давление атмосферное. Выше уровня жидкости, в парах, температура больше и повышается к горловине, поэтому доводить уровень до нижней границы нельзя.

Отчего азот уходит быстрее, чем указано в паспорте?+

Паспортное значение получено для закрытого неподвижного сосуда, залитого до номинала. Расход растёт, если горловину открывают, сосуд залит не полностью, пробка повреждена или потерян вакуум.

По чему видно, что азота остаётся мало?+

Уровень измеряют мерной линейкой, взвешиванием или датчиком. Азот доливают заранее, пока уровень заметно выше образцов, и записывают заливки в журнал.

В чём разница сроков в жидкой и паровой фазе криохранилища?+

При паровой фазе азота в сосуде меньше, так что срок короче. Для КХ800 он равен 118 сут в жидкой фазе и 18 сут в паровой. Точное значение смотрите в карточке модели.