كيفية تصميم وعاء ضغط للتطبيقات الكريوجينية

من أبرز الأمور التي تلفت الانتباه هو تصميم وعاء ضغط للمواد الكريوجينية. في شركة هونغيوان، ندرك أن هذه الخزانات تخزن المواد عند درجات حرارة منخفضة للغاية وقد تكون صعبة التصميم. وتُستخدم في مجموعة من المجالات، بما في ذلك استكشاف الفضاء والطب والطاقة. لإنتاج وعاء تحت الضغط ، يجب علينا النظر بعناية في المواد والتصميم. ستناقش هذه المقالة اختيار المواد المناسبة وأهم العوامل عند تصميم هذه الأوعية الفريدة.

اختيار المواد المناسبة لتصميم أوعية الضغط الكريوجينية

الاختيار الحرج للمواد لأوعية الضغط الكريوجينية: يجب أن تكون المواد التي نستخدمها قوية بما يكفي لاحتواء الضغط ودرجات الحرارة المنخفضة. وتشمل المواد الشائعة المعادن (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم). فالفولاذ المقاوم للصدأ هو شكل متين ومقاوم للتآكل، ويُفضّل بشدة للأوعية ذات العمر الأطول. أما الألومنيوم فهو أخف وزنًا (وميزة ذلك هي سهولة الحمل)، لكنه قد لا يكون بقوة الفولاذ المقاوم للصدأ. وفي بعض الحالات، يتم استخدام مزيج من هاتين المادتين في سبيكة للحصول على مزايا كلاهما.

الموصلية الحرارية هي العامل المساهم الآخر. كما ينبغي أن لا تسمح المواد بتسرب الحرارة بسرعة كبيرة، لأن ذلك قد يؤدي إلى إفساد المحتويات. على سبيل المثال، يمكن لطبقات من رغوة العزل أو الفراغ أن تساعد في الحفاظ على البرودة. هذا مكونات الأنابيب تحت الضغط يشبه عمل زجاجة الثرموس. قد لا تكون أكثر المشروبات ديناميكيةً، لكنها تحافظ على المشروبات الساخنة ساخنةً والمشروبات الباردة باردةً.

ما هي النقاط التصميمية المهمة للاستخدامات الكريوجينية؟

هناك العديد من العوامل المهمة التي يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم وعاء ضغط كريوجيني. أولاً، يجب أن نناقش قيم الضغط. يجب أن تكون هذه الأوعية محكمة الإغلاق وخالية من التسرب والتشققات تحت ضغط عالٍ. يقوم مهندسو شركة هونغيوان بحساب أقصى ضغط بدقة للتأكد من السلامة.

سنلقي الآن نظرة على شكل الوعاء. إن الشكل الدائري خيار شائع، لأنه يوزع الضغط عبر السطح. لكن يجب أن يكون الشكل متناسباً مع المساحة المخصصة لموقع العمل. في بعض الأحيان، قد يتطلب التطبيق الجديد شكلاً معيناً بشكل خاص.

إدارة الحرارة تُعد جزءاً كبيراً من عملية التصميم أيضاً. يجب الحفاظ على برودة المحتويات، وبالتالي فإن العزل يُعد أمراً بالغ الأهمية. تختلف تطبيقات العزل باختلاف الأنواع المتاحة، ويمكن أن يؤدي تنفيذها بشكل صحيح إلى فرق كبير في الأداء. على سبيل المثال نظام الأنابيب العزل الفراغي فعال جداً ولكنه أكثر صعوبة في التصنيع.

الأسباب النموذجية لفشل الأوعية الكريوجينية عالية الضغط وكيفية تجنبها

أوعية الضغط الكريوجينية هي حاويات خاصة تحتوي على غازات أو سوائل عند درجات حرارة منخفضة جداً. ولكن توجد أيضاً مشكلات تظهر أثناء استخدامها. إحدى المشكلات هي أن المواد يمكن أن تصبح هشة في الطقس البارد، مما يجعلها عرضة للتشقق أو الكسر. ولحل هذه المشكلة، تستخدم شركات مثل هونغيوان مواد قوية ومقاومة للعوامل الجوية، بما في ذلك درجات معينة من الفولاذ مُعدَّة خصيصاً لتحمل ضغوط عالية في الظروف المتجمدة. تتمثل مشكلة أخرى في حدوث تسربات بسبب الضغط العالي داخل هذه الأوعية.

ما الجديد في أوعية الضغط الكريوجينية؟

عالم الأوعية الضغطية الكريوجينية يتغير باستمرار، وهناك مفاهيم جديدة يمكن أن تحسنها. أصبحت هناك مجموعة واسعة من المواد الجديدة الواعدة متاحة الآن، وهي أخف وزنًا وأقوى. مما يجعل هذه الأوعية أسهل في النقل والتركيب، مع الحفاظ على السلامة في الوقت نفسه. وتُعد شركة هونغيوان رائدة في تطبيق هذه المواد الجديدة التي تظل مقاومة حتى في درجات البرودة القصوى. وتمثّل العزلة الأفضل ابتكارًا آخر. فالتقنيات الجديدة مثل العزل بالفراغ تجعل هذه الأوعية أكثر كفاءة من أي وقت مضى. مما يمكنها من الحفاظ على سوائل كريوجينية باردة لفترة أطول، وبالتالي توفير الطاقة وتقليل التكاليف. كما يتم دمج التقنيات الذكية أيضًا في الأوعية الضغطية الكريوجينية.

ما هي العوامل المؤثرة في تكلفة تصميم الأوعية الضغطية الكريوجينية؟

هناك عدد من التكاليف التي يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم أوعية الضغط الكريوجينية. فعلى سبيل المثال، المواد المستخدمة غالبًا ما تكون باهظة التكلفة. إذ إن الفولاذ عالي الجودة ومواد العزل الأفضل تُعدّ عمومًا أكثر تكلفة من المواد القياسية. ومع ذلك، فإن هذه الاستثمارات تستحق العناء لأنها توفر راحة البال وتحقيق عمر افتراضي أطول. وقد أدركت شركات مثل هونغيوان أنه على الرغم من ارتفاع التكاليف الأولية، إلا أنه باستخدام مواد جيدة يمكنها في الحقيقة توفير المال على المدى الطويل من خلال تجنب الحاجة إلى الاستبدال أو الصيانة المستمرة. كما أن تكلفة التصميم والهندسة تُعدّ عاملًا آخر.