مخزن کرایو با ظرفیت بزرگ برای نگهداری گازهای مایع در دمای پایین است. این مخزن با عایق حرارتی طراحی شده است تا کیفیت مایع را حفظ کند و معمولاً از یک مخزن دیگر (کامیون مایعات) توسط انتقال در فاز مایع پر شود.
اصطلاح “تبخیر کننده” معمولاً برای اشاره به یک مخزن تحت فشار (10 تا 15 بار) برای استفاده در فاز گازی به کار می‌رود. ظرفیت آنها می‌تواند بزرگ باشد: ۳,۰۰۰ لیتر، ۶,۰۰۰ لیتر، ۱۰,۰۰۰ لیتر، ۱۵,۰۰۰ لیتر، ۲۰,۰۰۰ لیتر، ۵۰,۰۰۰ لیتر).
فناوری کرایوژنیک چیست؟
برای دستیابی به دماهای بسیار پایین، از فناوری‌های کرایوژنیک استفاده می‌شود که تکنیک‌ها و روش‌های پیچیده‌ای هستند. در اکثر موارد، چهار روش مختلف برای دستیابی به دماهای کرایوژنیک استفاده می‌شود.
رسانایی حرارتی: رسانایی حرارتی معروف‌ترین روش است. این روش به انتقال گرما بین دو محصول یا ماده به گونه‌ای که گرما از محصول گرم‌تر به محصول سردتر منتقل شود، می‌پردازد. این اصل برای دماهای کریوژنیک کاربرد دارد که سرمای بسیار انتقال پیدا کند و این انتقال با قرار دادن گاز، مایع یا جامد به تماس با مایع کریوژنیک صورت می‌گیرد. به این ترتیب، گاز، مایع یا جامد مورد اختیار دستاوردها به دمای کریوژنیک مورد نظر می‌رسد.
سردکنندگی توسط تبخیر: در تشکیل می‌شود که اتم‌ها یا مولکول‌ها در حالت مایع کمتر انرژی دارند نسبت به حالت گازی. تبخیر یک ماده مایع به منظور تبدیل اتم‌ها و مولکول‌ها به حالت گازی با انتقال انرژی مورد نیاز برای این فرآیند انجام می‌شود. بعد از به‌دست آمدن گاز در سطح، مایع باقی‌مانده کمترین انرژی را حفظ می‌کند که این امر آن را سردتر می‌کند. با ایجاد فرآیند تبخیر، می‌توان مایع را سرد کرد.
سردکنندگی توسط انبساط سریع: این روش بر اساس استفاده از اثر جول-تامپسون است. این به معنای سرد کردن گاز توسط گسترش ناگهانی حجم یا کاهش فشار سریع است. این روش به ویژه برای مایع کردن هیدروژن و هلیم استفاده می‌شود.
کاهش مغناطیسی حرارتی: کاهش مغناطیسی حرارتی به طور اصلی برای سرمایش هلیم مایع استفاده می‌شود. این روش از نمک‌های پارامغناطیسی برای جذب گرما استفاده می‌کند. نمک پارامغناطیسی می‌تواند نقش چندین آهنربای کوچک را ایفا کند. این آهنرباهای کوچک، وقتی در معرض یک میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرند و توسط یک الکترومغناطیس پردازش می‌شوند، انرژی تولید و استفاده می‌کنند. با جذب انرژی از این مواد از یک گاز، نمک پارامغناطیسی به تدریج سردتر می‌شود.
مزایای مخزن کرایو
گازهای صنعتی مانند نیتروژن، اکسیژن، هلیم و هیدروژن به صورت گازی تولید می‌شوند. عملکرد به نوع گاز وابسته است. به عنوان مثال، هیدروژن توسط ریفرمینگ متان به وسیله بخار یا الکترولیز تولید می‌شود، و هلیم، اکسیژن و نیتروژن در کارخانجات جداسازی هوا تولید می‌شوند. مزایایی که دارد عبارتند از؛
- سرمایش کارآمد گازهای دیگر هیدروژن
- نرخ تبخیر کم هیدروژن (تنها 0.9٪ )
- ابعاد کوچک مخزن هیدروژن
- ساخت مقاوم از فولاد ضد زنگ به صورت تمام تند و مقاوم به خوردگی
- عایقی بسیار عالی، به لطف عایقی چندلایه تحت فشار و طراحی بهینه‌سازی شده توسط رایانه
- آزمون چکشی هلیم بر روی مخازن داخلی و خارجی
- مخزن دارای محافظت بلندمدت در برابر خلاء با استفاده از مواد جذب و گتر با کیفیت بالا
- لوله ایمنی در مخزن هیدروژن
- تجهیزات ایمنی انطباقی و تجهیزات ایمنی داخلی روی ترمینال ایمنی
- چرخ‌ها یا چهارچوب‌های ثابت و پایدار بدون تکان‌خوردگی
- نگهداری کم در مخزن
- تعداد زیادی لوازم جانبی
کاربرد مخازن کرایوژنیک
کرایوژنیک دارای بسیاری از کاربردهاست، به خصوص در صنایع مانند مواد غذایی، پزشکی، صنعتی، فیزیک و دامپروری. مخزن کرایو امکانات بسیاری را فراهم کرده است، از جمله:
- حفظ مواد غذایی با استفاده از نیتروژن مایع
- تعلیق متابولیسم
- مطالعه رهاوردی (عدم مقاومت الکتریکی)
- مطالعه سوپرفلوئیدیته (عدم لزوم برای یک مایع)
- تبدیل به پودر نازک انواع مواد
- بازیابی بیش از 90٪ از گازهای از بین برنده لایه ازون
- ایجاد انواع برف از نیتروژن مایع
- حمل و نقل گاز طبیعی در فواصل طولانی با هزینه واقعی
- درمان برخی بیماری‌های پوستی مانند کک”
