Kryogene dewar

Arten von Kryodewars

Ein Kryodewar ist ein spezialisierter Behälter, der Gas oder Flüssigkeit bei niedriger Temperatur hält. Er ist auch als Kryoflasche bekannt. Ein Kryodewar funktioniert durch Vakuum-Superisolation oder Mehrschichtisolierung. Dies bedeutet, dass sich zwischen dem inneren und äußeren Behälter zwei oder mehr Schichten eines Materials befinden. Die Mehrschichtisolierung ist eine Verbesserung gegenüber dem traditionellen thermischen Dewar-Design, das auf einem einlagigen Vakuum basiert.

Die ANSI-Dewars gibt es in Kultur- und Nicht-Kultur-Dewarstilen (Sherm-Life), die flüssigen Stickstoff mit einem Fassungsvermögen von fünf bis einhundert Litern Stickstoff aufnehmen.

Vakuumbehälter haben einen luftleeren Raum zwischen dem inneren und äußeren Behälter. Diese Luftfeuchtigkeit verhindert den Wärmeübergang durch Konvektion und Leitung. Der Wärmeübergang durch Strahlung wird durch reflektierende Beschichtungen an der Innenwand reduziert.

Kryodewars können an Industrie- oder Laboranwendungen angepasst werden, mit Optionen wie Gas- oder Flüssigkeits-Tauchrohren, kundenspezifischen Spulen oder Wärmetauschern, Ventilen und kundenspezifischen Verpackungen. Unternehmen können aus volumetrischen Kondensatoren mit einem Volumen von 0,25 Litern bis 500 Litern und verschiedenen Druckklassen, einschließlich Hoch-, Niedrig- und Vollvakuum, wählen.

Die Tisch-Kryodewars, Probenlagertanks und Transport-Kryodewars sind oft mit CFS' branchenführenden CO2/SO2/Luft/Gas-Sensoren & Analysatoren für genaue & zuverlässige Messungen ausgestattet. Einige haben auch die Möglichkeit, CO2 in H2O (Kohlensäure) zu messen.

Kryodewars unterscheiden sich in der Größe. Große Dewars können mit flüssigem Stickstoff aus einem Tank in der Anlage gefüllt werden. Kleinere, tragbare Dewars können direkt zum Gefrierschrank, zur Kryobox oder zum Lagertank transportiert werden.

Normalerweise befindet sich etwa ein Zoll Stickstoff über den Proben im Kryodewar.

Normen wie ASME, ISO und andere regeln die Sicherheits-, Qualitäts- und Leistungsanforderungen von Kryodewars. Je nach dem Druck, den sie aushalten können, werden Kryodewars als vakuumisolierte Kryotanks, statische Kryotanks und andere Kryotanktypen klassifiziert. Dazu gehören auch mobile Kryotanks, die manchmal als Rohr-Anhänger bezeichnet werden.

Spezifikationen und Wartung

Spezifikationen

• Größe/Kapazität: Dewars sind in verschiedenen Größen erhältlich, die typischerweise in Litern oder Millilitern gemessen werden. Die Größe eines Dewars bestimmt, wie viel flüssigen Stickstoff er aufnehmen kann.
• Material: Die meisten modernen Dewars bestehen aus doppelwandigem Vakuum-Edelstahl, um eine robuste Temperaturhaltung und Festigkeit zu gewährleisten. Einige ältere oder spezialisierte Modelle verwenden möglicherweise immer noch Glas oder Aluminium.
• Druckfestigkeit: Dies gibt den maximal zulässigen Druck an, den der Dewar sicher aufnehmen kann. Dies ist besonders wichtig für Druckdewars, bei denen der Inhalt unter hohem Druck steht.
• Konstruktionsart: Die Konstruktionsart gibt die Funktion des Dewar-Behälters an, z. B. eine Labordewar-Flasche, die in der Regel einen schmalen Hals hat, oder ein tragbares Dewar-Gefäß, das in der Regel mit Rädern zur Tragbarkeit ausgestattet ist.
• Vakuum: Die Abwesenheit von Luft zwischen den Innen- und Außenwänden. Je höher die Qualität des Vakuums ist, desto besser ist die Isolierung.
• Kollett: Eine Baugruppe, die das Material zusammenpresst, um die Containment zu sichern.
• Druckentlastungsventil: Entlastet Überdruck, um zu verhindern, dass der Dewar explodiert.

Wartung

• Regelmäßige Inspektion: Prüfen Sie auf Anzeichen von Beschädigungen wie Dellen, Risse oder Lecks. Beheben Sie alle Probleme sofort, um die Leistung zu erhalten.
• Sorgfältig reinigen: Reinigen Sie die Außenseite mit warmem Seifenwasser und einem weichen Tuch. Reinigen Sie niemals die Innenseite. Dies verhindert Schäden an der empfindlichen Vakuumdichtung.
• Extreme Temperaturen vermeiden: Setzen Sie Dewars keinen sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen aus, da dies die Vakuumdichtung beschädigen kann.
• Aufrecht halten: Lagern Sie Dewars immer aufrecht, auch tragbare, um ein Verstopfen des Halses durch flüssigen Stickstoff zu verhindern.
• Kontakt vermeiden: Stellen Sie sicher, dass die Kryodewar-Flasche nicht mit Materialien in Kontakt kommt, die brennen oder sich entzünden können.
• Chemische Belastung vermeiden: Schützen Sie den Dewar vor dem Kontakt mit aggressiven Chemikalien oder Lösungsmitteln, die seine Materialien angreifen könnten.
• Sorgfältig transportieren: Verwenden Sie beim Transport einen Dewar-Wagen, verschließen Sie den Hals mit einer Kappe und sichern Sie ihn aufrecht im Fahrzeug.

Szenarien für Kryodewars

• Wissenschaftliche Forschung:

  Kryodewars sind unerlässlich für die Lagerung und den Erhalt von flüssigem Helium, Stickstoff oder Wasserstoff. Diese Flüssigkeiten sind wertvoll, um extrem niedrige Temperaturen zu erreichen, die in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Disziplinen verwendet werden, wie z. B. Physik, Materialwissenschaften und Chemie. So können Physiker beispielsweise Kryodewars verwenden, um experimentelle Studien zur Supraleitung oder anderen Tieftemperaturphänomenen durchzuführen. Im Bereich der Astronomie können Wissenschaftler Kryodewars verwenden, um Infrarotteleskope zu konservieren.

• Gesundheitswesen:

  Kryodewars können auch im medizinischen Bereich hilfreich sein. Kryotanks für die Lagerung ermöglichen die langfristige Konservierung von biologischen Proben wie Blut, Gewebe oder Zellen. Dies ist besonders nützlich in Fällen wie Stammzellbanken, Biobanken oder Reproduktionsmedizin. Durch die Verwendung von Kryodewars können diese biologischen Proben bei niedrigen Temperaturen aufbewahrt werden, um ihre Lebensfähigkeit und Integrität für zukünftige Anwendungen zu gewährleisten, was Fortschritte in der medizinischen Forschung und im Gesundheitswesen ermöglicht.

• Industrielle Anwendungen:

  Kryodewars spielen eine bedeutende Rolle in verschiedenen Industriebereichen. Eine prominente Anwendung betrifft die Lagerung und Bereitstellung von verflüssigten Gasen wie flüssigem Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Wasserstoff. Darüber hinaus sind Kryodewars unerlässlich, um die niedrigen Temperaturen zu erhalten, die für bestimmte Fertigungsprozesse wie Flammenschneiden und kryogenes Schleifen erforderlich sind.

• Luft- und Raumfahrt:

  Kryodewars sind von großer Bedeutung in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Sie werden in großem Umfang für die Konservierung von supraleitenden Materialien und anderen kryogenen Komponenten verwendet. Diese Komponenten finden Anwendungen in der Satellitentechnologie, der Weltraumforschung und dem Bau von Teilchenbeschleunigern und astronomischen Observatorien, unter anderem. So können beispielsweise in der Weltraumforschung Kryodewars verwendet werden, um verflüssigte Gase wie flüssigen Sauerstoff und Wasserstoff zu konservieren und zu schützen. Die beiden letztgenannten sind wichtige Treibstoffe für Raketen.

So wählen Sie Kryodewars

Mehrere Faktoren müssen berücksichtigt werden, bevor Sie eine Kryodewar-Flasche für eine bestimmte Anwendung auswählen.

• Kapazität

  Die physikalische Größe von Kryodewars wird üblicherweise in Litern oder Litern angegeben, was das Fassungsvermögen des Dewars angibt. Es beschreibt das Volumen an flüssigem Stickstoff, das der Dewar aufnehmen kann. Die physikalische Größe kann jedoch unterschiedlich sein, da einige Innenausstattungen mit einer anderen Innenform ausgestattet sind.

• Vakuum vs. Nicht-Vakuum

  Ob Sie sich für einen Vakuum- oder einen Nicht-Vakuum-Dewar entscheiden, ist ebenfalls entscheidend. Vakuumdewars verfügen über eine hervorragende Wärmedämmung, die dazu beiträgt, extrem niedrige Temperaturen zu erhalten. Im Gegensatz dazu können Nicht-Vakuumdewars immer noch verschiedenen Zwecken dienen, bei denen keine extrem niedrigen Temperaturen erforderlich sind.

• Haltbarkeit

  Die Konstruktionsmaterialien und die Stoßfestigkeit müssen sorgfältig berücksichtigt werden. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen der Dewar häufig transportiert oder rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist.

• Transfer- vs. Lagerdewars

  Es ist wichtig, die Unterschiede zwischen Transfer- und Lagerdewars zu verstehen, bevor Sie eine Wahl treffen. Lagerdewars haben große, statische Behälter für die langfristige Kältelagerung. Im Gegensatz dazu sind Transferdewars relativ klein und dafür ausgelegt, Flüssigkeiten zwischen verschiedenen Standorten zu transportieren.

• Druckfestigkeit

  Niedrig- oder Umgebungsdruck-Dewars können in Anwendungen verwendet werden, bei denen die Temperatur des flüssigen Stickstoffs nahe dem Atmosphärendruck liegt. Hochdruck-Dewars eignen sich für die Lagerung kryogener Gase unter hohem Druck, z. B. Helium. Benutzer müssen die Druckfestigkeit entsprechend ihren spezifischen Anwendungen berücksichtigen.

• Budget-Überlegungen

  Die endgültige Entscheidung hängt immer noch vom Budget ab. Es ist wichtig, einen Kryodewar zu wählen, der zum Budget passt, ohne die Sicherheit und Leistung zu beeinträchtigen. Die Abwägung von Budget und Kapazität, Größe und anderen oben genannten Faktoren ist unerlässlich.

F&A

F1: Wie unterscheiden sich Dewars von Vakuumflaschen?

A1: Kryodewars sind so konzipiert, dass sie kryogene Flüssigkeiten wie flüssigen Stickstoff oder Helium bei extrem niedrigen Temperaturen aufnehmen. Der Vakuumraum in einem Dewar kann bis zu zwei Meter breit sein. Im Gegensatz dazu sind Vakuumflaschen kommerzielle Produkte, die verwendet werden, um alltägliche Getränke heiß oder kalt zu halten. Die Vakuumflasche hat einen Luftspalt zwischen ihrem doppelwandigen Glas oder Edelstahl, und ihre Größe ist in der Regel auf kleine Behälter beschränkt.

F2: Welche Trends gibt es auf dem globalen Dewar-Flaschenmarkt?

A2: Die weltweite Marktgröße für Kryodewar-Flaschen wurde 2021 auf 1,78 Milliarden US-Dollar geschätzt, mit einem prognostizierten Wachstum von 2,87 Milliarden US-Dollar von 2022 bis 2028 und einem CAGR von 8,32 % während dieser Zeit. Die rasante Urbanisierung wird als einer der Hauptfaktoren für das Wachstum des Marktes angesehen.

F3: Wie können Benutzer den Verlust von flüssigem Stickstoff in einem Kryodewar verhindern?

A3: Benutzer können die folgenden Vorsichtsmaßnahmen treffen, um übermäßige Stickstoffverdampfung im Kryodewar zu vermeiden:
a. Schließen Sie den Deckel des Kryodewars so fest wie möglich.
b. Wählen Sie einen Dewar mit einer Stickstoffverdunstungsrate, die für die jeweiligen Bedürfnisse geeignet ist.
c. Minimieren Sie die Zeit der offenen Exposition, indem Sie Stickstoff schnell übertragen oder verwenden.
d. Lagern Sie den Kryodewar an einem kühlen, schattigen und gut belüfteten Ort.
e. Kontrollieren Sie den Kryodewar regelmäßig und füllen Sie flüssigen Stickstoff rechtzeitig nach.