ما هي الحاوية المبردة؟
الحاويات المبردة هي معدات لتخزين ونقل السوائل المبردة، وعادةً ما تُسمى باسم الغازات المسيلة التي تخزنها أو تنقلها، مثل الغاز الطبيعي المسال والأكسجين السائل والنيتروجين السائل والهيدروجين السائل والهيليوم السائل والفلور السائل. تُستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الطب الحيوي وصناعة الأغذية والفضاء والطاقة والصناعة الكيميائية.
في مجال الطب الحيوي
تُستخدم الحاويات المبردة بشكل رئيسي لتخزين العينات البيولوجية، مثل الدم والخلايا والأنسجة وما إلى ذلك، ومن بينها خزانات النيتروجين السائل وهي أكثر المعدات استخدامًا، والتي يمكنها تجميد العينات عند درجة حرارة 196 درجة مئوية تحت الصفر لضمان نشاطها البيولوجي وخصائصها الفيزيائية الكيميائية. في صناعة الأغذية، تُستخدم الحاويات المبردة لتخزين الأطعمة المجمدة ونقلها، مثل اللحوم والمأكولات البحرية والفواكه وغيرها، لضمان جودة الطعام وقيمته الغذائية أثناء النقل.
في مجال الطيران والفضاء
تُستخدم الحاويات المبردة لتصنيع مكونات الطائرات والمركبات الفضائية، مثل المكابح والمحركات وخزانات الأكسجين والأقمار الصناعية وغيرها، لتقليل الإجهاد وإطالة عمر الخدمة وتحسين الأداء. في مجال الطاقة والصناعات الكيميائية، تُستخدم الحاويات المبردة لتحضير المواد الكيميائية وتخزين منتجات الطاقة مثل الغاز الطبيعي السائل وغاز البترول المسال، مما يوفر بيئة منخفضة الحرارة لتعزيز التفاعلات الكيميائية وزيادة الإنتاج.
يمكن تقسيم الحاويات المبردة إلى نوعين: ثابتة ومتحركة وفقًا لطرق التخزين والنقل. تُستخدم الحاويات المبردة الثابتة بشكل أساسي لإنتاج وتوريد السوائل المبردة المخزنة، بينما تُستخدم الحاويات المبردة المتحركة للنقل لمسافات قصيرة وطويلة للسوائل المبردة، بما في ذلك النقل البري، والنقل المائي، والنقل الجوي، وما إلى ذلك، في شكل محدد من الناقلات والصهاريج وصهاريج النقل، وما إلى ذلك.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن التكنولوجيا الأساسية للحاويات المبردة هي تكنولوجيا العزل بالتفريغ، والتي لها مجموعة متنوعة من الوظائف مثل حفظ الحرارة والتبريد والتخزين والنقل. ويتمثل المبدأ في حقن مادة عازلة عالية الضغط للحفاظ على درجة حرارة السائل المبرد في المساحة المغلقة للجدار وطبقة العزل الحراري لخزان التخزين، بحيث يتبخر السائل المبرد أو يسخن بمعدل ضئيل للغاية، وذلك للاحتفاظ بحالة درجة الحرارة المنخفضة.
وبصفة عامة، تعتبر الحاويات المبردة قطعة مهمة من المعدات، كما أن مجموعة تطبيقاتها الواسعة ووظائفها المتنوعة تجعلها تلعب دورًا لا غنى عنه في المجتمع الحديث. لمزيد من المعلومات، يمكنك الرجوع إلى الكتب والمؤلفات المهنية ذات الصلة في مجالات مثل الهندسة الميكانيكية أو الهندسة الكيميائية أو علم المواد.
ما هو مبدأ الحاوية المبردة؟
يعتمد مبدأ الحاويات المبردة بشكل أساسي على تقنية العزل بالتفريغ وتقنية العزل متعدد الطبقات، والتي تهدف إلى الحفاظ على حالة درجة حرارة منخفضة مستقرة للسائل المبرد داخل الحاوية.
أولاً وقبل كل شيء
تقنية العزل بالتفريغ هي المفتاح. بين الجدران وعزل الوعاء المبرّد، يتم إنشاء مساحة عالية التفريغ. في الفراغ، يتم كبح التوصيل الحراري والحمل الحراري إلى حد كبير لأنه لا توجد جزيئات غازية في الفراغ لنقل الحرارة. وبهذه الطريقة، يصعب انتقال الحرارة من خارج الحاوية إلى الداخل من خلال الجدران، وبالتالي الحفاظ على درجة الحرارة الباردة للسائل المبرد بالداخل.
ثانياً
تُعد تقنية العزل متعدد الطبقات عنصراً مهماً أيضاً. عادةً ما يتكون العزل متعدد الطبقات من شاشات عاكسة وفواصل عاكسة بالتناوب لتشكيل هيكل متعدد الطبقات. تعكس الشاشات العاكسة معظم الحرارة المشعة، بينما توفر الفواصل مسارًا ذا موصلية حرارية منخفضة، مما يقلل من انتقال الحرارة. يمكن لهذا الهيكل أن يمنع بشكل فعال تبادل الإشعاع الحراري بين السائل المبرد داخل الحاوية والبيئة الخارجية.
بالإضافة إلى ذلك
بالنسبة لبعض الحاويات المبردة، يتم استخدام تقنيات مساعدة أخرى لتعزيز العزل. على سبيل المثال، استخدام مواد عازلة ومواد حشو عالية الكفاءة لتقليل انتقال الحرارة بشكل أكبر؛ يتم ترتيب جهاز تبريد على السطح الخارجي للحاوية للحفاظ على درجة حرارة منخفضة لجدار الحاوية من خلال التبريد الخارجي؛ تمنع تقنية الإغلاق المتقدمة دخول الهواء الخارجي إلى داخل الحاوية، وبالتالي تقليل تغلغل الحرارة.
باختصار، مبدأ الحاويات المبردة هو منع انتقال الحرارة من خلال تقنية العزل بالتفريغ وتقنية العزل متعدد الطبقات، وتعزيز تأثير العزل من خلال التقنيات المساعدة الأخرى، وذلك للحفاظ على حالة درجة حرارة منخفضة مستقرة للسائل المبرد داخل الحاوية. يتيح تطبيق هذه التقنيات للأوعية المبردة تخزين السوائل المبردة ونقلها بكفاءة في مجموعة متنوعة من البيئات والتطبيقات.
