مخزن ذخیره سازی کرایوژنیک (یا به اختصار دوئر) نوعی فلاسک خلأ , تخصصی است که برای ذخیره کرایوژن ها (مانند نیتروژن مایع یا هلیوم مایع) استفاده می‌شود؛ موادی که نقطه جوش آن ها بسیار پایین تر از دمای اتاق است. این وسیله به نام مخترع آن، جیمز دوئر، نام‌گذاری شده که آن را برای تحقیقات خود توسعه داد. دوئرها معمولاً در فیزیک و شیمی دما پایین کاربرد دارند.
دوئرهای ذخیره سازی کرایوژنیک می‌توانند در اندازه های مختلف و اشکال متنوعی ساخته شوند، از جمله سطل های باز، فلاسک هایی با درپوش های شل و مخازن خود فشاردهنده. همه دوئر ها دارای دیواره هایی با دو یا چند لایه هستند که بین آن ها خلأ بالایی حفظ می‌شود. این ساختار، عایق حرارتی بسیار خوبی بین داخل و خارج دوئر ایجاد می‌کند و سرعت تبخیر محتویات را کاهش می‌دهد. در طراحی دوئرها تدابیری برای مدیریت ایمن گازی که هنگام تبخیر تدریجی مایع آزاد می‌شود، اندیشیده شده است.
- ماهیت و کاربرد های دوئر
تعریف علمی:
دوئر یک ظرف دو جداره خلأ است که با طراحی خاص خود، تبادل حرارتی با محیط بیرون را به حداقل می رساند. این ویژگی آن را برای نگهداری مواد فوق سرد (مانند نیتروژن مایع در دمای ۱۹۶- درجه سانتیگراد) یا حتی مواد داغ ایده‌آل می‌کند.
– تفاوت با ترموس معمولی: دوئر های صنعتی/آزمایشگاهی دارای سیستم های پیچیده فشار و شیرآلات هستند، در حالی که ترموس های خانگی صرفاً برای حفظ دما طراحی شده اند.
- تحلیل جزئیات اجزاء و عملکرد ها
الف) ساختار اصلی:
جداره خلأ :
فضای بین دو جداره داخلی و خارجی تخلیه هوا شده و گاهی با مواد بازتابنده پوشانده می‌شود. این کار هر سه روش انتقال حرارت (هدایتی، همرفتی، تشعشعی) را مهار می‌کند.
– مثال کاربردی: در دوئر های مدرن، از پودر های خاص یا لایه های نانو برای افزایش کارایی عایق استفاده می‌شود.
سیلندر داخلی:
معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود تا در برابر شوک حرارتی و خوردگی توسط مواد کریوژنیک مقاوم باشد.
ب) شیرهای حیاتی و نحوه عملکرد آنها:
- شیر تقویت فشار
- مکانیسم: با باز کردن این شیر، مایع کریوژنیک (مثلاً نیتروژن مایع) از طریق یک کویل مسی به دیواره بیرونی می‌رسد، گرمای محیط باعث تبخیر آن می‌شود و گاز تولید شده فشار داخلی را افزایش می‌دهد.
- کاربرد عملی: این فشار برای انتقال خودکار مایع به سایر تجهیزات (مانند راکتور های شیمیایی) ضروری است.
شیر ایمنی :
تنظیم استاندارد: معمولاً روی فشاری کمی بالاتر از حداکثر فشار کاری (MAWP) تنظیم می‌شود مثلاً اگر (MAWP) برابر ۲۲ بار است، شیر ایمنی در ۲۴ بار فعال می‌شود.
نکته: برخی مدل ها دارای فیوز ذوب شونده هستند که در صورت خرابی شیر اصلی، ذوب شده و از انفجار جلوگیری می‌کنند.
شیر تخلیه گاز :
دو حالت عملکرد:
- حالت پر کردن : با باز کردن این شیر، گازهای فشرده در فضای بالایی تخلیه می‌شوند تا مایع جدید راحت تر وارد شود.
- حالت ذخیره سازی: اگر فشار داخلی به دلیل نشت گرمای محیط افزایش یابد، این شیر به صورت دستی یا خودکار فشار را کاهش می‌دهد.
- نکات ایمنی پیشرفته
خطرات رایج:
- یخ زدگی سریع : تماس پوست با مواد کریوژنیک باعث سوختگی شدید می‌شود.
- انفجار فشار : در صورت خرابی شیرها، افزایش فشار می‌تواند منجر به ترکیدن ظرف شود.
- خفگی : نشت گازهای بی بو مانند نیتروژن در فضای بسته خطرناک است.
راهکارهای ایمنی:
- استفاده از سنسور های اکسیژن در محیط های بسته.
- نصب شیرهای اضافی برای سیستم های فشارقوی.
- آموزش اپراتورها برای پروتکل های اضطراری (مثلاً در صورت نشتی، از دویدن خودداری کنند تا گازهای سنگین پخش نشوند).
نسبت های انبساط منتخب:
- نیتروژن (LN2) : 696
- هلیوم (LHe) : 757
- آرگون (LAr) : 847
- هیدروژن (LH2) : 851
- اکسیژن (LO2) : 860
- نئون (LNe) : 1438
۴. کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی
- پزشکی : نگهداری نمونه های بیولوژیک در بانک های ژن.
- صنایع فضایی : تست مواد در شرایط خلأ و دمای پایین.
- انرژی هسته ای : خنک سازی آهنربا های ابررسانا در دستگاه های MRI یا شتاب دهنده ها.
طراحی
ساده‌ترین دوئرها به گاز اجازه می‌دهند یا از بالای باز دوئر یا از کنار درپوش شل خارج شود. دوئرهای پیشرفته‌تر گاز را بالای مایع به دام می‌اندازند و آن را تحت فشار بالا نگه می‌دارند. این کار نقطه جوش مایع را افزایش داده و امکان ذخیره سازی طولانی‌تر را فراهم می‌کند. فشار بخار اضافی به طور خودکار از طریق شیرهای اطمینان آزاد می‌شود. دوئرها همچنین در برابر سوراخ شدن مقاوم طراحی می‌شوند تا از هدر رفتن محتویات جلوگیری شود، زیرا تولید کرایوژن ها پرهزینه است و برخی از آنها (مانند هلیوم) منابع محدودی در جهان دارند.
روش تخلیه مایع از دوئر به طراحی آن بستگی دارد. دوئرهای ساده را می‌توان کج کرد تا مایع از گردن آن ریخته شود. در طراحی های خود فشاردهنده، فشار گاز بالای دوئر، مایع را از طریق لوله‌ای به سمت گردن دوئر هدایت می‌کند.
کرایوژن ها خطرات ایمنی متعددی دارند و ظروف ذخیره سازی آنها برای کاهش این خطرات طراحی شده‌اند.
اول، هیچ دوئری نمی‌تواند عایق حرارتی کامل فراهم کند و مایع کرایوژنیک به آرامی تبخیر می‌شود که حجم زیادی گاز تولید می‌کند (نرخ تبخیر نیتروژن مایع). در دوئر های با دهانه باز، گاز به سادگی به محیط اطراف می‌رود. اما در دوئر های بسته، فشار بسیار بالایی می‌تواند ایجاد شود و برای جلوگیری از انفجار، تدابیری اندیشیده شده است. یک یا چند شیر اطمینان اجازه می‌دهند تا گاز هنگام افزایش بیش از حد فشار، ازدوئر خارج شود. در حادثه‌ای در سال ۲۰۰۶ در دانشگاه تگزاس A&M، دستگاه های اطمینان فشار یک مخزن نیتروژن مایع با پلاگ های برنجی بسته شده بود که منجر به انفجار مخزن شد.
دوم، اگر دوئر برای مدت طولانی باز بماند، مواد شیمیایی موجود در هوا می‌توانند روی تماس با ماده کرایوژنیک متراکم یا منجمد شوند که باعث ورود آلاینده ها می‌شود. اگر این مواد، مانند بخار آب، منجمد شوند و به یخ تبدیل شوند، می‌توانند دهانه ها را مسدود کرده و باعث افزایش فشار و خطر انفجار شوند.
سوم، گاز خارج شده از دوئر می‌تواند به تدریج اکسیژن هوا را در محیط اطراف جابه‌جا کند که خطر خفگی ایجاد می‌کند. کاربران آموزش می‌بینند که دوئرها را فقط در محیط های با تهویه مناسب نگهداری کنند و قبل از انتقال دوئرها با آسانسور، فشار اضافی گاز را تخلیه کرده و دوئرها را بدون همراه به مقصد ارسال کنند.
۵. سوالات متداول
چرا برخی دِوئر ها گرد و برخی استوانه ای هستند؟
طراحی گرد برای تحمل فشار های بالا مناسب تر است، در حالی که مدل های استوانه ای معمولاً برای حمل و نقل مایعات غیر فشرده استفاده می‌شوند.
عمر مفید دِوار چقدر است؟
بستگی به کیفیت خلأ دارد. در مدل های مرغوب، پس از ۵-۱۰ سال ممکن است نیاز به تجدید خلأ داشته باشند.
چرا خدمات پس از فروش پایا برش؟
- تخصص ما:
ما با بهره گیری از تجربیات و تکنولوژی های پیشرفته، بهترین خدمات برش و خم‌کاری را به مشتریان عزیز ارائه می‌دهیم. - تجهیزات برتر:
استفاده از دستگاه های پرس برک و سمبه های مدرن باعث افزایش دقت و کیفیت در فرآیند تولید می‌شود. - سفارشی سازی خدمات:
توجه به نیازهای خاص مشتریان و طراحی خدمات به طور سفارشی، از اولویت های ماست. - تیم کارشناسی حرفه‌ای:
تیم مجرب ما با دانش و تجربه بالا، در هر مرحله از پروژه در کنار شما قرار دارد و بهترین راه حل‌ها را ارائه می‌دهد.
خدمات ما شامل:
- خم‌کاری ورق‌های فلزی با دقت بالا
- برش‌های دقیق و باکیفیت
- ارائه سنبه ها و قالب های سفارشی برای نیازهای خاص
- مشاوره فنی و پشتیبانی در بهبود فرآیندهای تولید
همین امروز با ما تماس بگیرید!
کارشناسان ما آماده‌اند تا به تمامی سوالات شما پاسخ دهند و بهترین راه‌حل‌ها را برای پیشرفت کسب‌وکار شما ارائه کنند. با شرکت پایا برش، از دقت و کیفیت در تولید مطمئن شوید.
برای تماس با کارشناسان با شماره های زیر تماس حاصل فرمایید.
