กระบอก Dewar คืออะไร?

กระบอกสูบ dewar คืออะไร?

ถัง dewar เป็นภาชนะประเภทหนึ่งที่ใช้สำหรับจัดเก็บและขนส่งวัสดุแช่แข็ง เช่น ไนโตรเจนเหลว ออกซิเจนเหลว และก๊าซธรรมชาติเหลว ประกอบด้วยภาชนะด้านในทำจากสแตนเลสหรือวัสดุอื่นที่สามารถทนต่ออุณหภูมิต่ำได้ ล้อมรอบด้วยภาชนะด้านนอกที่เป็นฉนวนป้องกันการถ่ายเทความร้อน โดยทั่วไปแล้วช่องว่างระหว่างภาชนะด้านในและด้านนอกจะถูกอพยพหรือเต็มไปด้วยก๊าซความดันต่ำ เพื่อลดการถ่ายเทความร้อนและรักษาอุณหภูมิของสิ่งของที่อยู่ภายในให้ต่ำต่อไป

ถัง Dewar ตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์ James Dewar นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวสก็อตผู้คิดค้นกระติกน้ำร้อนเครื่องแรกในปี 1892 หลักการพื้นฐานของกระติกน้ำร้อนและกระบอก Dewar นั้นเหมือนกัน คือ เพื่อรักษาอุณหภูมิของของเหลวโดยการลดความร้อนลง ถ่ายโอนระหว่างเนื้อหาและสภาพแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ขนาดและความซับซ้อนของกระบอกสูบ Dewar นั้นใหญ่กว่ามาก เนื่องจากได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดเก็บวัสดุไครโอเจนิกจำนวนมากสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม การแพทย์ และวิทยาศาสตร์

ประเภทและการใช้งานของกระบอกเดวาร์

กระบอกสูบ Dewar มีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่าง และฟังก์ชัน ประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือ:

1. Dewar ของเหลวแบบไครโอเจนิก: นี่คือกระบอกสูบ Dewar ชนิดพื้นฐานที่สุด ซึ่งใช้สำหรับจัดเก็บและจัดการของเหลวแบบไครโอเจนิก เช่น ไนโตรเจนเหลว ออกซิเจนเหลว และก๊าซธรรมชาติเหลว ประกอบด้วยภาชนะหุ้มสุญญากาศที่มีช่องเปิดเล็กๆ ที่ด้านบน เรียกว่าคอ ซึ่งสามารถปิดผนึกด้วยไม้ก๊อกหรือจุกปิดได้ ของเหลวแช่แข็งจะถูกเติมผ่านทางคอ และสามารถจ่ายผ่านวาล์วหรือก๊อกที่ด้านล่างของกระบอกสูบ dewar กระบอกสูบ Dewar เหลวแบบไครโอเจนิกส์ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โลหะวิทยา ยา และการแปรรูปอาหาร เพื่อการทำความเย็น การแช่แข็ง และการเก็บรักษาวัสดุ

2. ขวด Dewar: นี่เป็นกระบอก Dewar ในเวอร์ชันที่เล็กกว่าและพกพาสะดวกกว่า ซึ่งใช้สำหรับขนส่งของเหลวหรือก๊าซไครโอเจนิกในปริมาณเล็กน้อย ประกอบด้วยขวดสุญญากาศที่มีคอแคบและจุกปิด โดยทั่วไปแล้วจะพกพาในกล่องป้องกันหรือถุง ขวด Dewar มักใช้ในห้องปฏิบัติการ โรงพยาบาล และศูนย์วิจัย เพื่อจัดเก็บและขนส่งตัวอย่างทางชีวภาพ ก๊าซทางการแพทย์ และวัสดุที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ

3. Open-cryostat dewar: นี่คือกระบอกสูบ dewar ชนิดพิเศษ ซึ่งใช้สำหรับการทดลองที่ต้องการพื้นที่จำนวนมากที่อุณหภูมิแช่แข็ง ประกอบด้วยภาชนะหุ้มสุญญากาศที่มีหลังคาเปิด ซึ่งเต็มไปด้วยฮีเลียมเหลวหรือไนโตรเจนเพื่อสร้างอ่างแช่แข็งขนาดใหญ่ ตัวอย่างหรือเครื่องมือสามารถแช่อยู่ในอ่างไครโอเจนิกสำหรับการทดลองต่างๆ เช่น ความเป็นตัวนำยิ่งยวด ฟิสิกส์อุณหภูมิต่ำ และวัสดุศาสตร์

4. Cryosurgical dewar: เป็นกระบอก dewar ที่ใช้ในการทำศัลยกรรมด้วยความเย็น ซึ่งเป็นขั้นตอนทางการแพทย์ที่ใช้ความเย็นจัดเพื่อทำลายเนื้อเยื่อที่ผิดปกติ เช่น เนื้องอกหรือหูด ประกอบด้วยภาชนะหุ้มสุญญากาศที่มีโพรบแบบยืดหยุ่นยาว ซึ่งบรรจุไนโตรเจนเหลวหรือคาร์บอนไดออกไซด์ โพรบจะถูกสอดเข้าไปในเนื้อเยื่อที่จะรับการรักษา และของเหลวที่แช่แข็งจะถูกปล่อยออกมาเพื่อแช่แข็งและฆ่าเซลล์ที่ผิดปกติ กระบอกฉีด Dewar ที่ใช้ในการผ่าตัดด้วยความเย็นจัดใช้ในโรคผิวหนัง นรีเวชวิทยา และการแพทย์เฉพาะทางอื่นๆ

การออกแบบและผลิตกระบอกเดวาร์

การออกแบบและการผลิตกระบอกสูบ Dewar เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและเฉพาะทางซึ่งต้องใช้ความเชี่ยวชาญในด้านวัสดุศาสตร์ อุณหพลศาสตร์ และวิศวกรรมเครื่องกล ข้อควรพิจารณาหลักในการออกแบบกระบอกสูบ Dewar คือ:

1. การถ่ายเทความร้อน: เป้าหมายหลักของถัง Dewar คือการลดการถ่ายเทความร้อนระหว่างสิ่งที่อยู่ภายในและบริเวณโดยรอบให้เหลือน้อยที่สุด เพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต่ำของสิ่งที่อยู่ภายใน ซึ่งต้องใช้วัสดุที่มีค่าการนำความร้อนต่ำ เช่น สแตนเลส อลูมิเนียม หรือแก้ว ฉนวนสุญญากาศระหว่างภาชนะด้านในและด้านนอกยังมีบทบาทสำคัญในการลดการถ่ายเทความร้อน

2. ความปลอดภัย: การจัดเก็บและการจัดการวัสดุแช่แข็งต้องมีมาตรการความปลอดภัยที่เข้มงวด เพื่อป้องกันอุบัติเหตุ เช่น การระเบิด การรั่วไหล หรือการไหม้ กระบอกสูบ Dewar ต้องได้รับการออกแบบและผลิตให้ทนทานต่อแรงดันและแรงกระแทกสูงและเพื่อป้องกันก๊าซหรือของเหลวที่เกิดจากการแช่แข็งหลุดออกไป พวกเขายังต้องติดตั้งอุปกรณ์ความปลอดภัย เช่น วาล์วระบายแรงดัน แผ่นกันรอยแตก และสัญญาณเตือน

3. การเข้าถึง: กระบอกสูบ Dewar ต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้เข้าถึง บรรจุ และจ่ายวัสดุแช่แข็งได้ง่าย ซึ่งรวมถึงคุณสมบัติต่างๆ เช่น ช่องเปิดกว้างที่ด้านบน ด้านล่างลาดเพื่อการระบายน้ำที่สมบูรณ์ และวาล์วหรือก๊อกน้ำสำหรับการจ่ายแบบควบคุม

กระบวนการผลิตกระบอกสูบ Dewar มีหลายขั้นตอน ได้แก่:

1. การเลือกและการเตรียมวัสดุ: โดยทั่วไปแล้วภาชนะด้านในและด้านนอกของกระบอกสูบ dewar จะทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน เช่น สแตนเลสและเหล็กกล้าคาร์บอน ต้องเลือกวัสดุโดยพิจารณาจากความเข้ากันได้กับวัสดุไครโอเจนิก คุณสมบัติทางความร้อน และความแข็งแรงทางกล จากนั้นจึงตัด ขึ้นรูป และขัดให้ได้ขนาดและรูปทรงที่ต้องการ

2. การประกอบ: ภาชนะด้านในและด้านนอกถูกประกอบและเชื่อมเข้าด้วยกันโดยใช้เทคนิคการเชื่อมเฉพาะทาง เช่น การเชื่อม TIG หรือลำแสงอิเล็กตรอน ฉนวนสุญญากาศถูกสร้างขึ้นโดยการอพยพช่องว่างระหว่างภาชนะ หรือโดยการเติมก๊าซความดันต่ำ เช่น ฮีเลียมหรือไนโตรเจน

3. การทดสอบและการควบคุมคุณภาพ: กระบอกสูบ dewar ผ่านการทดสอบต่างๆ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ การทดสอบเหล่านี้รวมถึงการทดสอบแรงดัน การทดสอบการรั่ว และวงจรความร้อน ถัง dewar ยังต้องเป็นไปตามมาตรฐานและข้อบังคับต่างๆ เช่น ASME Boiler และ Pressure Vessel Code เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย

บทสรุป

กระบอกสูบ Dewar เป็นส่วนประกอบสำคัญในการจัดเก็บและการขนส่งวัสดุไครโอเจนิก และมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมและการใช้งานที่หลากหลาย ได้รับการออกแบบและผลิตด้วยความเอาใจใส่เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิผล เมื่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการใช้งานใหม่สำหรับวัสดุไครโอเจนิกเกิดขึ้น ความต้องการกระบอกสูบ dewar จะยังคงเพิ่มขึ้น และการออกแบบและการผลิตจะพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความท้าทายและข้อกำหนดใหม่ ๆ