Apa Itu Silinder Dewar?
Nov 29, 2023
Apa itu silinder dewar?
Silinder dewar, juga dikenal sebagai labu dewar atau bejana kriogenik, adalah wadah yang dirancang khusus untuk menyimpan dan mengangkut zat yang sangat dingin, seperti gas cair atau cairan kriogenik. Namanya diambil dari nama Sir James Dewar, seorang ahli kimia dan fisikawan Skotlandia yang menemukan labu dewar pada akhir abad ke-19. Silinder ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi ilmiah, medis, dan industri yang mengutamakan pelestarian suhu rendah. Pada artikel ini, kita akan membahas konstruksi, prinsip kerja, penggunaan, dan pertimbangan keselamatan yang terkait dengan silinder dewar.
Konstruksi Silinder Dewar
Silinder dewar tipikal terdiri dari dua bejana konsentris yang terbuat dari bahan berkualitas tinggi yang memberikan insulasi termal yang sangat baik. Bejana bagian dalam, juga dikenal sebagai silinder bagian dalam atau labu bagian dalam, biasanya terbuat dari kaca borosilikat atau baja tahan karat dan menampung zat kriogenik. Bejana luar, yang dikenal sebagai jaket luar atau silinder luar, mengelilingi bejana bagian dalam dan bertindak sebagai lapisan pelindung.
Di antara kedua bejana tersebut terdapat ruang vakum yang disebut ruang annular. Ruang hampa meminimalkan perpindahan panas secara konduksi dan konveksi, karena tidak ada molekul yang menghantarkan panas atau memindahkannya melalui arus udara. Desain ini memungkinkan penyimpanan zat kriogenik dalam jangka panjang tanpa penguapan berlebihan atau fluktuasi suhu.
Prinsip Kerja Silinder Dewar
Prinsip kerja silinder dewar didasarkan pada konservasi energi panas dan pencegahan pertukaran panas dengan lingkungan. Kombinasi insulasi vakum dan sifat reflektif bejana bagian dalam membantu membatasi perpindahan panas.
Jika zat kriogenik disimpan di wadah bagian dalam, zat tersebut mempunyai titik didih yang sangat rendah, biasanya di bawah -150 derajat (-238 derajat F). Tekanan yang diberikan oleh zat yang menguap relatif rendah, sehingga memungkinkan zat tersebut disimpan dengan aman pada tekanan atmosfer.
Isolasi vakum silinder dewar memastikan bahwa perpindahan panas terutama terjadi melalui kehilangan panas radiasi. Lapisan perak atau logam pada bejana bagian dalam memantulkan kembali panas radiasi, meminimalkan penyerapannya dan akibatnya mengurangi kenaikan suhu zat yang disimpan. Desain ini memberikan penghalang termal yang sangat efisien, mencegah zat memanas dengan cepat.
Kegunaan Silinder Dewar
Silinder Dewar memiliki beragam aplikasi di berbagai bidang karena kemampuannya menyimpan dan mengangkut zat kriogenik secara efisien. Beberapa kegunaan umum meliputi:
1. Penelitian Ilmiah: Silinder Dewar banyak digunakan di laboratorium untuk penyimpanan dan pengangkutan nitrogen cair, helium cair, dan zat kriogenik lainnya. Zat-zat ini penting untuk eksperimen suhu rendah, pengawetan sampel, dan pendinginan bahan atau instrumen sensitif.
2. Aplikasi Medis: Dalam bidang medis, tabung dewar sangat penting untuk kriopreservasi dan bedah krio. Kriopreservasi melibatkan pembekuan dan penyimpanan sampel biologis, seperti sperma, telur, embrio, atau sampel jaringan, untuk digunakan di masa mendatang. Cryosurgery, di sisi lain, menggunakan suhu dingin yang ekstrim untuk menghancurkan sel atau tumor abnormal.
3. Aplikasi Industri: Industri tertentu, seperti manufaktur semikonduktor, memerlukan zat kriogenik untuk berbagai proses. Silinder Dewar digunakan untuk menyimpan dan memasok zat-zat ini untuk mendinginkan, membersihkan, atau mengawetkan peralatan atau bahan sensitif.
4. Industri Makanan dan Minuman: Tabung Dewar juga digunakan dalam industri makanan dan minuman, terutama untuk penyimpanan dan pengangkutan nitrogen cair. Nitrogen cair digunakan untuk produk makanan beku cepat, membuat es krim baru, atau memproduksi koktail beku, dan aplikasi kuliner lainnya.
5. Penyimpanan Energi: Beberapa sistem penyimpanan energi canggih, seperti penyimpanan energi kriogenik, menggunakan silinder dewar untuk menyimpan udara cair atau nitrogen cair untuk penyimpanan energi skala besar. Teknologi ini bertujuan untuk menyimpan kelebihan listrik yang dihasilkan selama jam-jam di luar jam sibuk dan melepaskannya pada saat permintaan tinggi.
Pertimbangan Keamanan
Meskipun silinder dewar dirancang untuk menyimpan dan mengangkut zat kriogenik secara efisien, ada beberapa pertimbangan keselamatan yang harus dipertimbangkan:
1. Luka Bakar Dingin: Zat kriogenik dapat menyebabkan radang dingin parah atau luka bakar dingin jika terkena kulit. Peralatan pelindung diri yang tepat, termasuk sarung tangan dan kacamata berinsulasi, harus dipakai saat menangani silinder dewar.
2. Peningkatan Tekanan: Penguapan zat kriogenik di dalam silinder dewar menyebabkan peningkatan tekanan. Tekanan yang berlebihan dapat menyebabkan silinder pecah, sehingga menimbulkan potensi bahaya. Pelepasan tekanan atau ventilasi berlebih secara teratur diperlukan untuk memastikan pengoperasian yang aman.
3. Risiko Asfiksia: Zat kriogenik menggantikan oksigen dan dapat menyebabkan kekurangan oksigen di area yang berventilasi buruk. Ventilasi yang memadai harus dijaga saat bekerja dengan silinder dewar untuk mencegah sesak napas.
4. Bahaya Kebakaran: Zat kriogenik tertentu, seperti oksigen cair atau hidrogen cair, sangat mudah terbakar. Tindakan pencegahan yang tepat harus diambil untuk menghindari sumber penyulutan, dan tindakan keselamatan kebakaran harus dilakukan.
Kesimpulan
Kesimpulannya, silinder dewar adalah wadah khusus yang dirancang untuk penyimpanan dan pengangkutan zat kriogenik. Konstruksinya, dengan bejana bagian dalam, insulasi vakum, dan jaket luar, memberikan insulasi termal yang sangat baik, meminimalkan perpindahan panas. Silinder Dewar dapat diterapkan secara luas dalam penelitian ilmiah, bidang medis, proses industri, industri makanan dan minuman, dan penyimpanan energi. Meskipun berguna, tindakan pencegahan keselamatan tetap diperlukan karena potensi bahaya yang terkait dengan suhu yang sangat rendah dan peningkatan tekanan. Dengan penanganan yang tepat dan kesadaran akan pertimbangan keselamatan, silinder dewar adalah alat penting yang memungkinkan penggunaan zat kriogenik dalam berbagai aplikasi penting.