Y tu hwnt i -40 gradd - Pan fydd Nitrogen Hylif yn Newid y Rheolau
Mae nitrogen hylif yn berwi ar -196 gradd. Ar y tymheredd hwn, mae deunyddiau'n ymddwyn yn wahanol nag y maent ar -40 gradd. Mae dur di-staen yn mynd yn frau. Mae morloi safonol yn chwalu. Mae lleithder yn rhewi ar unwaith. Dim ond y dechrau yw'r rheolau sy'n berthnasol i weithrediad -40 gradd.
Yr Amgylchedd Cryogenig
Mae cymwysiadau cryogenig yn gwthio gwresogyddion cetris i'w terfynau. Rhaid i offer a ddefnyddir mewn storio nitrogen hylifol, ymchwil cryogenig, a phrofion awyrofod wrthsefyll tymereddau a fyddai'n dinistrio elfennau gwresogi safonol.
Mae'r sioc thermol pan fydd y gwresogyddion hyn yn troi ymlaen yn ddifrifol. Efallai y bydd angen i wresogydd sy'n eistedd ar -196 gradd gyrraedd +50 gradd neu uwch i doddi iâ neu samplau cynnes. Rhaid i'r siglen tymheredd hwn o 250 gradd neu fwy ddigwydd dro ar ôl tro heb fethiant materol.
Dewis Deunydd ar gyfer Dyletswydd Cryogenig
Ar -196 gradd, mae dur di-staen safonol 304 yn mynd yn frau a gall gracio. Mae dur di-staen 316L yn perfformio'n well, gyda chynnwys nicel uwch sy'n cynnal hydwythedd ar dymheredd eithafol. Aloi Inconel 600 neu 625 yw'r dewis a ffefrir ar gyfer y cymwysiadau mwyaf heriol, gan gynnig ymwrthedd ardderchog i flinder thermol.
Rhaid i'r wifren ymwrthedd hefyd berfformio ar dymheredd cryogenig. Mae'n rhaid i aloion cromiwm nicel fel NiCr 80/20 ddangos priodweddau trydanol sefydlog p'un a ydynt yn dechrau o -196 gradd neu'n gweithredu ar dymheredd â chyfradd uchaf.
Inswleiddio a Selio
Mae inswleiddio magnesiwm ocsid yn safonol ar gyfer gwresogyddion cetris. Ond ar -196 gradd , mae purdeb a chywasgiad yr inswleiddiad hwn yn dod yn bwysicach fyth. Mae unrhyw leithder sy'n cael ei ddal yn ystod y cynhyrchiad yn rhewi ac yn ehangu, gan niweidio nodweddion dielectrig neu achosi micro-doriadau.
Mae selio hermetic yn dod yn hanfodol. Mae bondio ceramig i-metel neu gyfansoddion epocsi arbenigol sydd wedi'u graddio ar gyfer toll cryogenig yn atal lleithder rhag mynd i mewn. Mae gweithrediadau llenwi gwactod-yn dileu bylchau lle gallai lleithder gronni.
Dwysedd Pŵer mewn Cymwysiadau Cryogenig
Mae gwresogyddion cetris safonol fel arfer yn gweithredu gyda dwyseddau pŵer rhwng 15 a 46 W/cm². Mewn amgylcheddau cryogenig, mae angen cyfrifiadau gofalus i oresgyn effaith ymosodol y sinc gwres. Mae'r cyfrwng amgylchynol yn gweithio'n weithredol yn erbyn y gwresogydd, gan dynnu egni thermol i ffwrdd yn gyflymach nag y byddai aer.
Mae rhai cymwysiadau cryogenig yn gofyn am ddwysedd wat sy'n agosáu at 60 W / cm² neu fwy, yn dibynnu ar y llwyth thermol a'r priodweddau inswleiddio. Fodd bynnag, mae dwysedd wat gormodol yn achosi straen thermol sy'n torri gwainiau ac yn niweidio cydrannau mewnol. Mae manylebau ceidwadol, weithiau hanner yr hyn sy'n arferol ar gyfer y rhan fwyaf o geisiadau, yn ymestyn bywyd gwasanaeth.
Cymwysiadau Sy'n Galw am Berfformiad Cryogenig
Mae systemau storio nitrogen hylifol yn defnyddio gwresogyddion cetris mewn tiwbiau gwddf a phorthladdoedd mynediad i atal samplau rhag rhewi yn y llong. Rhaid i'r gwresogyddion hyn weithredu ar -196 gradd pan fyddant wedi'u diffodd a chynhesu'n gyflym i dymheredd uwch na'r rhewbwynt pan fyddant ymlaen.
Mae angen rheolaeth thermol fanwl gywir ar labordai ymchwil cryogenig lle mae'r gwahaniaeth rhwng llwyddiant a methiant yn cael ei fesur mewn graddau. Mae storio oer fferyllol ar gyfer brechlynnau a samplau biolegol yn gofyn am wresogyddion sy'n cynnal sefydlogrwydd tymheredd wrth gludo.
Mae siambrau profi awyrofod yn amlygu offer i feicio tymheredd eithafol, sy'n gofyn am wresogyddion sy'n cynnal cywirdeb strwythurol a pherfformiad gwresogi trwy newidiadau tymheredd dramatig.
Tecaweoedd Ymarferol
Mae cymwysiadau cryogenig yn sylfaenol wahanol i weithrediad -40 gradd. Gall y deunyddiau, y dulliau adeiladu, a'r ystyriaethau dylunio sy'n gweithio ar -40 gradd fethu ar -196 gradd .
Rhaid i wresogydd cetris pen sengl a ddyluniwyd ar gyfer dyletswydd cryogenig gyfrif am yr ystod lawn o dymereddau y bydd yn eu profi. Rhaid i'r deunydd gwain aros yn hydwyth ar dymheredd cryogenig. Rhaid i'r inswleiddiad gael ei selio'n hermetig. Rhaid i'r terfyniad atal lleithder rhag mynd i mewn ar bob cyfrif.
Mae gan wahanol gymwysiadau cryogenig wahanol ofynion. Efallai na fydd yr hyn sy'n gweithio i labordy ymchwil yn gweithio ar gyfer storio oer fferyllol. Mae manyleb briodol yn gofyn am ddeall yr amodau penodol a dewis gwresogydd a ddyluniwyd ar gyfer yr amodau hynny.
