مراحل ساخت دستگاه دوئر (Dewar) و کاربردهای آن در صنایع مختلف
دستگاه دوئر، یکی از تجهیزات کلیدی و به شدت کاربردی در زمینه نگهداری گازهای مایع کرایوژنیک یا گازهای تحت فشار در دماهای بسیار پایین است. این دستگاه‌ها به‌طور ویژه در آزمایشگاه‌ها، صنایع فضایی، حوزه درمان و دارو و صنایع شیمیایی کاربرد دارند. برای آشنایی بهتر با این دستگاه و آشنایی با مراحل ساخت دوئر، در این مقاله جدید از بلاگ «دلوار فراز» به تمام آنچه باید درمورد دوئر بدانید پرداخته‌ایم. اگر در نظر دارید کسب‌وکار خود را گسترش داده و با برنامه‌ریزی دقیق به سوددهی برسید، تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.
معرفی دوئر؛ ناجی صنایع گوناگون
دستگاه دوئر اساساً یک مخزن خلأ است که برای نگهداری گازهای کرایوژنیک در دماهای پایین مانند نیتروژن مایع، دی‌اکسید کربن مایع، آرگون مایع و اکسیژن مایع استفاده می‌شود. این دستگاه به دلیل داشتن فضای خلأ بین دو لایه، از انتقال حرارت جلوگیری کرده و می‌تواند مواد را در دماهای بسیار پایین نگهداری کند. خلاف آنچه از مخزن‌های معمولی انتظار می‌رود، دوئرها به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که انتقال حرارت را به کم‌ترین میزان ممکن برسانند.
آشنایی با ساختار و اجزای اصلی دوئر
پیش از آن که بخواهیم مراحل ساخت دوئر را مورد بررسی قرار دهیم، لازم است درک صحیحی از طراحی و ساختار آن داشته باشیم. در واقع، ساخت دستگاه دوئر شامل چندین مرحله پیچیده است که نیاز به دقت بالا و بکارگیری متریال ویژه دارد. اجزای اصلی دستگاه دوئر به شرح زیر است:
لایه بیرونی (Outer Shell)
از آن جا که این لایه در مجاورت مستقیم با محیط پیرامون دستگاه قرار دارد، به صورت مرتب مورد تهدید خوردگی، زنگ زدن بدنه، آسیب فیزیکی و موارد مشابه قرار دارد. از همین جهت، معمولاً از فلزات مقاوم به خوردگی و زنگ زدن مانند استنلس استیل یا آلومینیوم در مراحل ساخت دوئر استفاده می‌شود. این لایه مقاوم، وظیفه محافظت از بدنه داخلی را بر عهده دارد.
فضای خلأ (Vacuum Space)
ما بین لایه داخلی و بیرونی، یک فضای خلأ قرار دارد که انتقال حرارت را به حداقل می‌رساند. وجود این عایق خلأ نیز به ایزولاسیون و کاهش انتقال حرارت محیطی به مایع ذخیره‌شده کمک شایانی می‌کند.
لایه داخلی (Inner Shell)
لایه داخلی که در تماس با مایع کرایوژنیک قرار دارد، به صورت معمول از استیل ضد زنگ ساخته می‌شود. این لایه به صورت موثر، مقاومت بالایی در برابر دماهای بسیار پایین دارد.
لایه عایق حرارتی (Insulating Layer)
بسته به نیاز مشتری و کاربردی که برای دستگاه در نظر گرفته شده است، گاهی در مراحل ساخت دوئر لایه‌ای از عایق‌های حرارتی بین لایه‌ها قرار می‌گیرد تا عملکرد عایق حرارتی دستگاه بهبود یابد. این عایق‌ها معمولا از جنس فایبرگلاس یا پلی‌استر هستند.
مراحل ساخت دوئر
همان‌طور که انتظار می‌رود، ساخت دستگاه دوئر شامل یک فرآیند پیچیده و دقیق است. دست‌یابی به محصول نهایی، نیاز به طی کردن مراحل مختلف زیر نظر متخصصان و با پیروی از استانداردهای تائیدشده در سطح جهانی دارد. این مراحل عبارتند از:
طراحی اولیه
در این مرحله از سلسله مراتب مراحل ساخت دوئر، مهندسان با استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی، طراحی اولیه دستگاه را انجام می‌دهند. این طراحی شامل انتخاب مواد مناسب، تعیین ابعاد و ظرفیت دوئر و همچنین، برنامه‌ریزی برای اتصال اجزای مختلف دستگاه است. به دنبال آن، در این مرحله، اصول فیزیک حرارت و انتقال حرارت به دقت بررسی می‌شود تا عملکرد بهینه دستگاه حاصل شود.
انتخاب مواد
انتخاب مواد مناسب برای ساخت دوئر بسیار مهم است. مواد باید ویژگی‌های خاصی مانند مقاومت در برابر دماهای پایین، عدم نفوذ حرارت و مقاومت در برابر فشارهای بالا را داشته باشند. معمولاً از فلزات مقاوم در برابر خوردگی مانند استنلس استیل برای لایه بیرونی و از مواد مقاوم به دماهای پایین برای لایه داخلی استفاده می‌شود.
سپس، ورق‌های فولاد ضد زنگ با ضخامت و درجه مناسب انتخاب می‌شوند. به علاوه، سطح فلز به دقت تمیز و صاف می‌شود تا از هرگونه آلودگی یا ناخالصی که می‌تواند بر کیفیت عایق‌بندی تأثیر بگذارد، پاک شود. پیرو این مراحل، ورق‌های فولاد ضد زنگ با استفاده از روش‌هایی مانند پرس، کشش یا اکستروژن به شکل دلخواه دوئر (معمولاً استوانه‌ای) در می‌آیند. گفتنی است ضخامت دیواره‌ها و ابعاد دوئر با دقت کنترل می‌شوند تا الزامات عملکردی و ایمنی را برآورده کنند.
ساخت و تولید لایه‌های دوئر
در این مرحله، دو لایه داخلی و خارجی دستگاه ساخته می‌شوند. اجزای مختلف دوئر، مانند بدنه، گردن و پایه، با استفاده از جوش‌های دقیق به هم متصل می‌شوند. دو بدنه داخلی و خارجی باید به‌طور دقیق مطابق با طراحی اولیه ساخته شده و درون یکدیگر قرار بگیرند. لایه داخلی باید به گونه‌ای باشد که هیچ نوع نفوذ حرارتی نداشته باشد. نکته مهم دیگر این است که سطح خارجی و داخلی دوئر به دقت صیقل داده و صاف می‌شود تا ظاهری صاف و براق به دست آید. این امر به حذف هرگونه زبری یا ناهمواری که می‌تواند بر عملکرد عایق‌بندی تأثیر بگذارد یا تمیز کردن دوئر را دشوار کند، کمک می‌کند.
ایجاد فضای خلأ
حال، نوبت به تنظیم و مونتاژ دقیق اجزای مختلف دوئر، مانند شیرها، سوپاپ‌ها و گیج‌ها می‌رسد. به دلیل حساسیت بالای این امر، از تکنسین‌های ماهر و ابزارهای دقیق برای اطمینان از مونتاژ صحیح و عملکرد بدون نشتی استفاده می‌شود. پس از پشت سر گذاشتن این مرحله، ایجاد فضای خلأ در میان دو لایه در دستور کار قرار دارد. برای این منظور، دستگاه به دقت درون یک محفظه خلأ قرار می‌گیرد و پس از تخلیه هوای داخل آن، محفظه با استفاده از تکنیک‌های ویژه مهر و موم می‌شود. این فرآیند باید به‌گونه‌ای انجام شود که هیچ‌گونه نفوذ هوایی وجود نداشته باشد؛ زیرا هر گونه هوای موجود، باعث انتقال حرارت خواهد شد.
آزمایش عملکرد
پس از ساخت دستگاه، آزمایش‌های مختلفی بر روی آن انجام می‌شود تا عملکرد آن تحت شرایط واقعی سنجیده شود. این آزمایش‌ها شامل بررسی میزان حفظ دما، مقاومت در برابر فشار و بررسی کیفیت عایق‌های حرارتی و سایر مواردی است که باید پیش از رسیدن به دست مصرف‌کننده، سنجیده شوند.
ویژگی‌ها و مزایای استفاده از دستگاه دوئر
دستگاه‌های دوئر دارای ویژگی‌ها و مزایای متعددی هستند که آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای نگهداری مواد در دماهای بسیار پایین تبدیل می‌کند. برخی از این ویژگی‌ها عبارتند از:
- کاهش انتقال حرارت: با داشتن فضای خلأ بین دو لایه، دستگاه‌های دوئر می‌توانند انتقال حرارت را به حداقل‌ترین حالت ممکن برسانند.
- قابلیت نگهداری طولانی مدت: به دلیل طراحی ویژه، مواد مایع در دماهای بسیار پایین می‌توانند برای مدت زمان طولانی نگهداری شوند.
- مقاومت در برابر تغییرات دما: دوئرها به دلیل ساختار محکم و مقاوم خود، می‌توانند در برابر تغییرات دما و فشارهای مختلف مقاومت کنند.
- ایمنی بالا: دوئرها معمولاً با طراحی‌های ویژه‌ای تولید می‌شوند که ایمنی کاربر را تضمین می‌کند. به‌عنوان مثال، در برخی مدل‌ها دریچه‌های ایمنی برای تخلیه فشار اضافی وجود دارد.
کاربردهای دستگاه دوئر
دستگاه دوئر در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. در زیر به برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن اشاره می‌شود:
- صنعت پزشکی و داروسازی: نگهداری سلول‌های زنده و خون، واکسن‌ها و سایر مواد بیولوژیکی جهت تهیه انواع دارو در دماهای پایین از کاربردهای رایج دوئر است.
- صنعت فضایی: در تحقیقات فضایی و آزمایش‌های هوافضا، نگهداری گازها و مایعات سرد برای استفاده در سیستم‌های فضایی ضروری است.
- صنعت شیمیایی و پتروشیمی: در فرآیندهای شیمیایی نیز نیاز به نگهداری مواد در دماهای پایین بسیار شایع است.
- تحقیقات علمی: دوئرها به‌عنوان ابزاری برای نگهداری نمونه‌های آزمایشگاهی، مواد شیمیایی، و تجهیزات حساس در دماهای پایین استفاده می‌شوند.
- صنایع ذوب، جوش و برش و فولادی: با اطمینان می‌توان گفت این صنایع بدون استفاده از دوئر، بخش عظیمی از کیفیت و کارایی خود را از دست می‌دهند.
نتیجه‌گیری
با توجه به ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای متعدد دستگاه دوئر، این تجهیزات به‌عنوان ابزارهایی حیاتی در صنایع مختلف شناخته می‌شوند. از آنجا که دوئرها به‌طور مؤثر می‌توانند حرارت را کاهش دهند و مواد را در دماهای پایین نگهداری کنند، استفاده از آن‌ها در بسیاری از صنایع ضروری است. بنابراین، اگر به دنبال یک دستگاه با کیفیت برای نگهداری مواد در دماهای پایین و افزایش بهره‌وری در صنعت خود هستید، خرید دستگاه دوئر انتخابی هوشمندانه و اقتصادی خواهد بود. به یاد داشته باشید شما همواره می‌توانید جهت کسب اطلاعات تکمیلی و مشاوره خرید، با کارشناسان مجرب ما در ارتباط باشید.