این روزها دائما با صنایع بیشتری روبرو می‌شویم که از سیستم های کرایوژنیک، به عنوان فرآیند منتخبِ خود برای تبرید استفاده می‌کنند. حتی با وجود این‌که روش کرایوژنیک را هم‌چنان می‌توان یک تکنولوژی نوین در صنعت سرمایش دانست، کارخانه‌های بسیاری به بازده و عملکرد سریع آن پی برده‌اند.
در این مقاله، بازرگانی گرام شما را با سیستم های کرایوژنیک، مزایا و معایب بهره‌وری از آن‌ها آشنا خواهد کرد. در کنارمان بمانید.
روش کرایوژنیک چیست + آشنایی با تعریف کرایوژنیک
کرایوژنیک اصطلاحا یکی از زیرشاخه‌های فیزیک است که با تولیدِ دماهای بسیار پایین و مدیریت آن سروکار دارد. این دما معمولا تا ۱۵۰- درجه‌ی سلسیوس (۲۳۸- درجه‌ی فارنهایت) پایین می‌رود. این تکنولوژی شامل استفاده از لوازم تبریدی و فرآیندهایی می‌شود که می‌توانند در دماهای بسیار پایین تاب بیاورند. برای این‌که با یک مثال ملموس‌تر متوجه شوید کرایوژنیک یعنی چه، کافی‌ست شما را به یاد نیتروژن مایع یا هلیوم مایع بیندازیم.
سیستم های کرایوژنیک را می‌توان در پروژه‌های سرمایشی متعددی به کار بست. به عنوان مثال می‌توان به صنعت پزشکی، کاوش‌های فضایی و کشاورزی اشاره کرد. در ادامه بیش‌تر راجع‌به پروژه‌هایی که با کرایوژنیک سروکار دارند صحبت خواهیم کرد.
در صنعت تبریدی، سیستم های کرایوژنیک نقش بسیار مهمی دارند. نیتروژن مایع و هلیوم مایع به دلیل نقطه جوش خوبی که دارند، می‌توانند در پروژه‌های صنعتی و تبریدی بسیاری به کار روند.
سیستم های کرایوژنیک چطور کار می‌کنند؟
سیستم های کرایوژنیک با استفاده از ویژگی‌های شیمیایی مواد کرایوژنیک کار می‌کنند. همان‌طور که گفتیم، سیالات کرایوژنیک نقطه جوش بسیار پایینی دارند و این به آن معناست که به سرعت تبخیر می‌شوند و حرارت را از محیط اطراف خود می‌گیرند. وقتی ماده‌ی کرایوژنیک در معرض محیط یا سطحی قرار می‌گیرد که باید خنک شود، به سرعت تبخیر می‌شود و حرارت را از آن ماده یا محیط می‌گیرد. این باعث می‌شود که محیط به دمای بسیار پایینی برسند.
صنعت کرایوژنیک یا Cryogenic اصطلاحا با نام مادون سرما یا مادون سرمایشی معروف است. انتخاب نوع گاز سردخانه در فرآیند کرایوژنیک، بستگی به ماده‌ای دارد که باید دچار برودت گردد. معمولا در صنایع غذایی، بیولوژیکی و الکترونیکی، از نیتروژن مایع استفاده می‌شود. این در حالی‌ست که صنایع مربوط به هوا-فضا نیاز به ماده‌ی مبردی با خاصیت سرمایشی بسیار بیش‌تر دارند. بنابراین در چنین زمانی، هلیوم جایگزین نیتروژن می‌شود. دلیل آن را هم می‌توان به ظرفیت سرمایشی بیش‌ترِ هلیوم، نسبت به نیتروژن دانست.
کاربردهای روش کرایوژنیک چیست؟
سیستم های کرایوژنیک کاربردهای مختلفی در صنایع مختلف دارند و نمی‌توان کاربرد آن‌ها را صرفا به یک صنعت خاص محدود کرد. برخی از رایج‌ترین روش‌های استفاده از کرایوژنیک، شامل موارد زیر می‌شود:
- خنک‌سازی تجهیزات الکترونیکی: سیستم های کرایوژنیک عموما برای خنک‌سازی تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال می‌توان به مدارهای اَبَررسانا و نیمه‌رسانا اشاره کرد. این روش کمک می‌کند تا دمای عملکرد این سیستم‌ها کم‌تر شود و عملکرد آن‌ها بهبود یابد.
- نگهداری از نمونه‌های بیولوژیکی: سیستم های کرایوژنیک به طور عمده برای محافظت و نگهداریِ طولانی‌مدت از نمونه‌های بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- کاهش اصطکاک در ماشین‌آلات: یکی از روش‌هایی که ماشین‌آلات صنعتی برای کاهش اصطکاک از آن استفاده می‌کنند، بهره‌وری از سیستم های کرایوژنیک است. بلبرینگ‌ها و چرخ‌دهنده‌ها یکی از گسترده‌ترین قطعات ماشینی هستند که دچار اصطکاک می‌شوند. برای این‌که بازدهی ماشین‌آلات صنعتی بالاتر رود و طول عمر بیشتری پیدا کنند، از روش کرایوژنیک استفاده می‌گردد.
- کاربردهای پزشکی: سیستم های کرایوژنیک در صنعت پزشکی هم کاربرد دارند. به عنوان مثال می‌توان به عمل کرایو اشاره کرد که از دمای بسیار پایین، برای فریز کردن و نابودی توده‌های غیرمعمول بدن استفاده می‌کند.
مزایای فرآیند کرایوژنیک
۱. نرخ بالای تبرید: سیستم های کرایوژنیک ظرفیت سرمایشی بالایی دارند و می‌توانند محیط/محصولات را تا دماهای بسیار پایینی سرد کنند. این یعنی می‌توان سرمایشِ آنی و سریعی را از آن‌ها انتظار داشت.
۲. حفظ کیفیت: یکی از دلایلی که صنعت کرایوژنیک در میان سایر روش‌های برودتی محبوبیت زیادی دارد، کیفیت بالای محصولاتی‌ست که در این روش مورد حفظ و نگهداری قرار می‌گیرند. معمولا اولویت اصلی مصرف‌کنندگانِ این صنعت، نگهداری کیفیت در بالاترین حدِ ممکن است. مثلا می‌توان به نمونه‌های بیولوژیک اشاره کرد که اگر بخواهیم به صورت استاندارد آن‌ها را انبار کنیم، به محدوده دمای ۱۸- درجه سانتی‌گراد نیاز خواهند داشت. عدم استفاده از روش‌های تبریدی مناسب باعث می‌شود که تبرید با سرعت پایین و نامنظم شکل بگیرد. این امر باعث شکل‌گیری کریستال‌های یخی در محصول خواهد شد و مستقیما روی بافت و شکل محصول تاثیر خواهد داشت. یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از کرایوژنیک، حفظ کیفیت در عین نگهداری محصول در دمای پایین است.
۳. فقدان اثر سوء بر محیط زیست: یکی از بزرگ‌ترین تفاوت‌های مبردهای سیستم های کرایوژنیک با بسیاری از مبردهایی که در صنعت تبریدی مورد استفاده قرار می‌گیرند، منشا آن‌هاست. گاز سردخانه کرایوژنیک طبیعی‌ست. به عبارت دیگر، شما می‌توانید درصد بالایی از نیتروژن را در جو زمین مشاهده کنید. بنابراین در صورتی که این گازها به محیط بیرون نشت پیدا کنند، به سادگی با هوا مخلوط شده و به هیچ عنوان باعث آلودگی آن نمی‌شوند.
۴. عدم ورود آسیب به محصول: روش کرایوژنیک به هیچ عنوان باعث خرابی محصول یا آسیب به آن نمی‌شود.
۵. اقتصادی بودن: گاز سردخانه کرایوژنیک چندان گران نیست و به طور گسترده می‌توان آن را در بازار پیدا کرد.
نگاهی به معایب سیستم کرایوژنیک
البته که سیستم های کرایوژنیک معایبی هم دارند که باید آن‌ها را هم مطرح کرد:
- ایمنی: مبردهای کرایوژنیک می‌توانند بسیار خطرناک و مرگ‌آفرین باشند. البته این در صورتی ممکن است که به درستی مورد بهره‌برداری و استفاده قرار نگرفته باشند. علاوه بر این، مواجهه با این گازها ممکن است منجر به سرمازدگی، سرمامردگیِ اجزای بدن و برخی صدمات دیگر شود.
- گران بودن برخی از قطعات کرایوژنیک: با وجود آن‌که بهره‌برداری از سیستم های کرایوژنیک در صنایع می‌تواند یک صرفه‌جویی اقتصادی به شمار رود، برخی از قطعات این سیستم برای بیزینس‌های کوچک و خصوصی ممکن است گران محسوب گردد. از طرفی، سرماپاها و بطری‌های دوار هم برخی از تجهیزات گرانِ صنایع کرایوژنیک هستند.
- عدم تطابق با پروژه تبریدی: برخی از سیستم‌ها و تجهیزات تبریدی ممکن است با سیستم های کرایوژنیک مطابقت نداشته باشند. در صورتی که از تجهیزات نامناسب برای تکنیک کرایوژنیک استفاده کنید، ممکن است به تجهیزات دیگرِ سردخانه آسیب وارد گردد. بنابراین حتما باید از تطابق تجهیزاتِ سردخانه با چارچوب‌های کرایوژنیک مطمئن شوید.
نتیجه‌گیری
صنعت کرایوژنیک یکی از روش‌های محبوب برای کسب‌وکارها و بیزینس‌هایی‌ست که نیاز به دماهای بسیار پایین و نرخ بالای سرمایش دارند. سیستم های کرایوژنیک را نمی‌توان به هیچ عنوان به یک صنعت یا زمینه‌ی خاص محدود کرد. جالب است بدانید که صنایع الکترونیک، بیولوژیک و پزشکی، از جمله بزرگ‌ترین کاربران این تکنیک هستند. جهت آشنایی بیش‌تر با این صنعت یا مشاوره در این زمینه، می‌توانید از متخصصان تبریدی بازرگانی گرام کمک بگیرید.
