Beth Yw Silindr Dewar?
Dec 14, 2023
Beth yw silindr dewar?
Mae silindr dewar yn fath o gynhwysydd a ddefnyddir ar gyfer storio a chludo deunyddiau cryogenig, megis nitrogen hylifol, ocsigen hylifol, a nwy naturiol hylifedig. Mae'n cynnwys llestr mewnol wedi'i wneud o ddur di-staen neu ddeunyddiau eraill a all wrthsefyll tymheredd isel, wedi'i amgylchynu gan lestr allanol sy'n darparu inswleiddio rhag trosglwyddo gwres. Mae'r gofod rhwng y llongau mewnol ac allanol fel arfer yn cael ei wagio neu ei lenwi â nwy pwysedd isel, er mwyn lleihau trosglwyddiad gwres ymhellach a chynnal tymheredd isel y cynnwys.
Mae silindrau Dewar wedi'u henwi ar ôl eu dyfeisiwr, James Dewar, ffisegydd a fferyllydd o'r Alban a ddyfeisiodd y fflasg thermos gyntaf ym 1892. Mae egwyddor sylfaenol fflasg thermos a silindr dewar yr un peth - cynnal tymheredd hylif trwy leihau gwres trosglwyddo rhwng y cynnwys a'r amgylchoedd. Fodd bynnag, mae graddfa a chymhlethdod silindr dewar yn llawer mwy, gan eu bod wedi'u cynllunio i storio llawer iawn o ddeunyddiau cryogenig ar gyfer cymwysiadau diwydiannol, meddygol a gwyddonol.
Mathau a chymwysiadau o silindr dewar
Mae yna sawl math o silindrau dewar, yn dibynnu ar eu maint, siâp, a swyddogaeth. Y mathau mwyaf cyffredin yw:
1. Dewar hylif cryogenig: Dyma'r math mwyaf sylfaenol o silindr dewar, a ddefnyddir ar gyfer storio a thrin hylifau cryogenig megis nitrogen hylifol, ocsigen hylifol, a nwy naturiol hylifedig. Mae'n cynnwys llestr gwactod-siaced gydag agoriad bach ar y brig, a elwir yn wddf, y gellir ei selio â chorc neu stopiwr. Mae'r hylif cryogenig yn cael ei lenwi trwy'r gwddf, a gellir ei ddosbarthu trwy falf neu dap ar waelod y silindr dewar. Defnyddir silindrau dewar hylif cryogenig mewn amrywiol ddiwydiannau, megis meteleg, meddygaeth, a phrosesu bwyd, ar gyfer oeri, rhewi a chadw deunyddiau.
2. Fflasg Dewar: Mae hwn yn fersiwn lai a mwy cludadwy o silindr dewar, a ddefnyddir ar gyfer cludo symiau bach o hylifau neu nwyon cryogenig. Mae'n cynnwys fflasg â siaced wactod gyda gwddf cul a stopiwr, ac fel arfer caiff ei gario mewn cas amddiffynnol neu fag. Defnyddir fflasgiau Dewar yn gyffredin mewn labordai, ysbytai a chyfleusterau ymchwil, ar gyfer storio a chludo samplau biolegol, nwyon meddygol, a deunyddiau sensitif eraill.
3. Open-cryostat dewar: Mae hwn yn fath arbenigol o silindr dewar, a ddefnyddir ar gyfer arbrofion sy'n gofyn am lawer iawn o le ar dymheredd cryogenig. Mae'n cynnwys llestr gwactod-siaced gyda thop agored, sy'n cael ei lenwi â heliwm hylif neu nitrogen i greu bath cryogenig mawr. Gellir trochi samplau neu offerynnau yn y bath cryogenig ar gyfer arbrofion fel uwchddargludedd, ffiseg tymheredd isel, a gwyddor deunyddiau.
4. Cryolawdriniaethol: Mae hwn yn silindr dewar a ddefnyddir ar gyfer perfformio cryosurgery, gweithdrefn feddygol sy'n defnyddio oerfel eithafol i ddinistrio meinweoedd annormal, megis tiwmorau neu dafadennau. Mae'n cynnwys llestr gwactod-siaced gyda stiliwr hyblyg hir, sy'n cael ei lenwi â nitrogen hylifol neu garbon deuocsid. Rhoddir y stiliwr yn y meinwe i'w drin, a rhyddheir yr hylif cryogenig i rewi a lladd y celloedd annormal. Defnyddir silindrau dewar cryos-lawfeddygol mewn dermatoleg, gynaecoleg, ac arbenigeddau meddygol eraill.
Dylunio a gweithgynhyrchu silindr dewar
Mae dylunio a gweithgynhyrchu silindr dewar yn broses gymhleth ac arbenigol sy'n gofyn am arbenigedd mewn gwyddor deunyddiau, thermodynameg, a pheirianneg fecanyddol. Y prif ystyriaethau wrth ddylunio silindr dewar yw:
1. Trosglwyddo gwres: Prif nod silindr dewar yw lleihau trosglwyddiad gwres rhwng y cynnwys a'r amgylchoedd, er mwyn cynnal tymheredd isel y cynnwys. Mae hyn yn gofyn am ddefnyddio deunyddiau â dargludedd thermol isel, fel dur di-staen, alwminiwm neu wydr. Mae'r inswleiddiad gwactod rhwng y llongau mewnol ac allanol hefyd yn chwarae rhan hanfodol wrth leihau trosglwyddo gwres.
2. Diogelwch: Mae angen mesurau diogelwch llym ar gyfer storio a thrin deunyddiau cryogenig, er mwyn atal damweiniau megis ffrwydradau, gollyngiadau, neu losgiadau. Rhaid dylunio a gweithgynhyrchu silindrau Dewar i wrthsefyll pwysau ac effaith uchel, ac i atal nwyon neu hylifau cryogenig rhag dianc. Rhaid iddynt hefyd gael dyfeisiau diogelwch fel falfiau lleddfu pwysau, disgiau rhwyg, a larymau.
3. Hygyrchedd: Rhaid dylunio silindrau Dewar er mwyn hwyluso mynediad, llenwi a dosbarthu'r deunydd cryogenig. Mae hyn yn cynnwys nodweddion fel agoriad llydan ar y brig, gwaelod ar lethr ar gyfer draenio'n llwyr, a falf neu dap ar gyfer dosbarthu dan reolaeth.
Mae proses weithgynhyrchu silindr dewar yn cynnwys sawl cam, gan gynnwys:
1. Dethol a pharatoi deunyddiau: Yn nodweddiadol mae llongau mewnol ac allanol silindr dewar yn cael eu gwneud o wahanol ddeunyddiau, megis dur di-staen a dur carbon. Rhaid dewis y deunyddiau ar sail eu cydnawsedd â'r deunydd cryogenig, eu priodweddau thermol, a'u cryfder mecanyddol. Yna cânt eu torri, eu siapio a'u caboli i'r maint a'r siâp a ddymunir.
2. Cynulliad: Mae'r llongau mewnol ac allanol yn cael eu cydosod a'u weldio gyda'i gilydd, gan ddefnyddio technegau weldio arbenigol megis weldio trawst TIG neu electron. Mae'r inswleiddiad gwactod yn cael ei greu trwy wacáu'r gofod rhwng y llestri, neu trwy ei lenwi â nwy pwysedd isel fel heliwm neu nitrogen.
3. Profi a rheoli ansawdd: Mae'r silindr dewar yn destun profion amrywiol i sicrhau ei ddiogelwch a'i ddibynadwyedd. Mae'r profion hyn yn cynnwys profion pwysau, profi gollyngiadau, a beicio thermol. Rhaid i'r silindr dewar hefyd fodloni safonau a rheoliadau amrywiol, megis Boeler ASME a Chod Llongau Pwysedd, i sicrhau ei fod yn cydymffurfio â safonau diogelwch.
Casgliad
Mae silindrau Dewar yn gydrannau hanfodol wrth storio a chludo deunyddiau cryogenig, ac maent yn chwarae rhan hanfodol mewn ystod eang o ddiwydiannau a chymwysiadau. Maent yn cael eu dylunio a'u gweithgynhyrchu gyda gofal, i sicrhau eu diogelwch, eu dibynadwyedd a'u heffeithiolrwydd. Wrth i dechnoleg ddatblygu a chymwysiadau newydd ar gyfer deunyddiau cryogenig ddod i'r amlwg, bydd y galw am silindrau dewar yn parhau i dyfu, a bydd eu dyluniad a'u gweithgynhyrchu yn esblygu i gwrdd â heriau a gofynion newydd.