-40 ڈگری سے آگے - جب مائع نائٹروجن قواعد کو تبدیل کرتا ہے۔

مائع نائٹروجن -196 ڈگری پر ابلتا ہے۔ اس درجہ حرارت پر، مواد -40 ڈگری پر اس سے مختلف برتاؤ کرتے ہیں۔ سٹینلیس سٹیل ٹوٹنے والا ہو جاتا ہے۔ معیاری مہریں بکھر جاتی ہیں۔ نمی فوری طور پر جم جاتی ہے۔ -40 ڈگری آپریشن پر لاگو ہونے والے اصول صرف شروعات ہیں۔

کریوجینک ماحولیات

کریوجینک ایپلی کیشنز کارٹریج ہیٹر کو اپنی حدوں تک لے جاتی ہیں۔ مائع نائٹروجن اسٹوریج، کرائیوجینک ریسرچ، اور ایرو اسپیس ٹیسٹنگ میں استعمال ہونے والے آلات کو ایسے درجہ حرارت کا سامنا کرنا چاہیے جو معیاری حرارتی عناصر کو تباہ کر دے گا۔

جب یہ ہیٹر آن ہوتے ہیں تو تھرمل جھٹکا شدید ہوتا ہے۔ برف یا گرم نمونوں کو پگھلانے کے لیے -196 ڈگری پر بیٹھے ہیٹر کو +50 ڈگری یا اس سے زیادہ تک پہنچنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ 250 ڈگری یا اس سے زیادہ درجہ حرارت کی یہ تبدیلی مادی خرابی کے بغیر بار بار ہونی چاہیے۔

کریوجینک ڈیوٹی کے لیے مواد کا انتخاب

-196 ڈگری پر، معیاری سٹینلیس سٹیل 304 ٹوٹ پھوٹ کا شکار ہو جاتا ہے اور ٹوٹ سکتا ہے۔ سٹینلیس سٹیل 316L بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے، جس میں نکل کا زیادہ مواد ہوتا ہے جو انتہائی درجہ حرارت پر لچک کو برقرار رکھتا ہے۔ انکونل 600 یا 625 الائے سب سے زیادہ مطالبہ کرنے والی ایپلی کیشنز کے لیے ترجیحی انتخاب ہیں، جو تھرمل تھکاوٹ کے خلاف بہترین مزاحمت پیش کرتے ہیں۔

مزاحمتی تار کو کریوجینک درجہ حرارت پر بھی کارکردگی کا مظاہرہ کرنا چاہیے۔ NiCr 80/20 جیسے Nickel-کرومیم مرکبات کو مستحکم برقی خصوصیات کا مظاہرہ کرنا چاہیے چاہے وہ -196 ڈگری سے شروع ہو یا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت پر کام کریں۔

موصلیت اور سگ ماہی

میگنیشیم آکسائیڈ موصلیت کارٹریج ہیٹر کے لیے معیاری ہے۔ لیکن -196 ڈگری پر، اس موصلیت کی پاکیزگی اور کمپیکشن اور بھی زیادہ اہم ہو جاتا ہے۔ پیداوار کے دوران پھنسی ہوئی نمی جم جاتی ہے اور پھیلتی ہے، ڈائی الیکٹرک خصوصیات کو نقصان پہنچاتی ہے یا مائیکرو فریکچر کا باعث بنتی ہے۔

ہرمیٹک سگ ماہی ضروری ہو جاتی ہے۔ سیرامک-سے-میٹل بانڈنگ یا کرائیوجینک ڈیوٹی کے لیے درجہ بند خصوصی ایپوکسی مرکبات نمی کے داخلے کو روکتے ہیں۔ ویکیوم-پُر کرنے کے آپریشن ایسے خلاء کو ختم کرتے ہیں جہاں نمی جمع ہو سکتی ہے۔

کریوجینک ایپلی کیشنز میں پاور ڈینسٹی

معیاری کارٹریج ہیٹر عام طور پر 15 اور 46 W/cm² کے درمیان بجلی کی کثافت کے ساتھ کام کرتے ہیں۔ کرائیوجینک ماحول میں، جارحانہ گرمی کے سنک اثر پر قابو پانے کے لیے محتاط حساب کتاب کی ضرورت ہوتی ہے۔ ارد گرد کا میڈیم فعال طور پر ہیٹر کے خلاف کام کرتا ہے، حرارتی توانائی کو ہوا سے زیادہ تیزی سے دور کرتا ہے۔

کچھ کرائیوجینک ایپلی کیشنز کو تھرمل بوجھ اور موصلیت کی خصوصیات کے لحاظ سے واٹ کی کثافت 60 W/cm² یا اس سے زیادہ کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، ضرورت سے زیادہ واٹ کثافت تھرمل تناؤ کا سبب بنتی ہے جو میانوں کو توڑتے ہیں اور اندرونی اجزاء کو نقصان پہنچاتے ہیں۔ قدامت پسند تصریحات، بعض اوقات زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لیے معمول کا نصف، سروس کی زندگی کو بڑھا دیتی ہیں۔

ایپلی کیشنز جو کریوجینک کارکردگی کا مطالبہ کرتی ہیں۔

مائع نائٹروجن ذخیرہ کرنے والے نظام کارٹریج ہیٹر کا استعمال گردن کی ٹیوبوں اور بندرگاہوں تک رسائی کے لیے کرتے ہیں تاکہ نمونوں کو برتن میں جمنے سے روکا جا سکے۔ ان ہیٹرز کو بند ہونے پر -196 ڈگری پر کام کرنا چاہیے اور آن ہونے پر فوری طور پر انجماد سے اوپر تک گرم ہونا چاہیے۔

کریوجینک ریسرچ لیبز کو عین تھرمل مینجمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے جہاں کامیابی اور ناکامی کے درمیان فرق کو ڈگریوں میں ماپا جاتا ہے۔ ویکسین اور حیاتیاتی نمونوں کے لیے فارماسیوٹیکل کولڈ اسٹوریج ہیٹر کا مطالبہ کرتا ہے جو نقل و حمل کے دوران درجہ حرارت کے استحکام کو برقرار رکھتے ہیں۔

ایرو اسپیس ٹیسٹنگ چیمبر آلات کو انتہائی درجہ حرارت کی سائیکلنگ کے لیے بے نقاب کرتے ہیں، جس کے لیے ہیٹر کی ضرورت ہوتی ہے جو درجہ حرارت میں ڈرامائی تبدیلیوں کے ذریعے ساختی سالمیت اور حرارتی کارکردگی کو برقرار رکھتے ہیں۔

عملی ٹیک ویز

کریوجینک ایپلی کیشنز بنیادی طور پر -40 ڈگری آپریشن سے مختلف ہیں۔ مواد، تعمیراتی طریقے، اور ڈیزائن کے تحفظات جو -40 ڈگری پر کام کرتے ہیں وہ -196 ڈگری پر ناکام ہو سکتے ہیں۔

کرائیوجینک ڈیوٹی کے لیے ڈیزائن کیے گئے ایک ایک-ہیڈ کارٹریج ہیٹر کو درجہ حرارت کی پوری حد کا حساب دینا چاہیے جس کا اسے تجربہ ہوگا۔ میان کا مواد کرائیوجینک درجہ حرارت پر نرم رہنا چاہیے۔ موصلیت کو ہرمیٹک طور پر سیل کیا جانا چاہئے۔ برطرفی کو ہر قیمت پر نمی کے داخلے کو روکنا چاہیے۔

مختلف کریوجینک ایپلی کیشنز کی مختلف ضروریات ہوتی ہیں۔ جو چیز ریسرچ لیبارٹری کے لیے کام کرتی ہے وہ فارماسیوٹیکل کولڈ اسٹوریج کے لیے کام نہیں کر سکتی۔ مناسب تصریح کے لیے مخصوص حالات کو سمجھنے اور ان حالات کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیٹر کو منتخب کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔