Apa Itu Silinder Dewar?
Dec 14, 2023
Apa itu silinder dewar?
Silinder dewar adalah jenis wadah yang digunakan untuk menyimpan dan mengangkut bahan kriogenik, seperti nitrogen cair, oksigen cair, dan gas alam cair. Ini terdiri dari bejana bagian dalam yang terbuat dari baja tahan karat atau bahan lain yang dapat menahan suhu rendah, dikelilingi oleh bejana luar yang memberikan insulasi terhadap perpindahan panas. Ruang antara bejana dalam dan luar biasanya dikosongkan atau diisi dengan gas bertekanan rendah, untuk mengurangi perpindahan panas dan menjaga suhu isinya tetap rendah.
Nama silinder Dewar diambil dari nama penemunya, James Dewar, seorang ahli fisika dan kimia Skotlandia yang menemukan termos pertama pada tahun 1892. Prinsip dasar termos dan silinder dewar adalah sama - menjaga suhu cairan dengan meminimalkan panas. perpindahan antara isi dan lingkungannya. Namun, skala dan kompleksitas silinder dewar jauh lebih besar, karena dirancang untuk menyimpan bahan kriogenik dalam jumlah besar untuk aplikasi industri, medis, dan ilmiah.
Jenis dan aplikasi silinder dewar
Tabung dewar ada beberapa jenis, tergantung ukuran, bentuk, dan fungsinya. Jenis yang paling umum adalah:
1. Dewar cair kriogenik: Ini adalah jenis silinder dewar paling dasar, yang digunakan untuk menyimpan dan menangani cairan kriogenik seperti nitrogen cair, oksigen cair, dan gas alam cair. Ini terdiri dari bejana berjaket vakum dengan lubang kecil di bagian atas, yang disebut leher, yang dapat ditutup dengan gabus atau sumbat. Cairan kriogenik diisi melalui leher, dan dapat disalurkan melalui katup atau keran di bagian bawah silinder dewar. Silinder dewar cair kriogenik digunakan di berbagai industri, seperti metalurgi, obat-obatan, dan pengolahan makanan, untuk pendinginan, pembekuan, dan pengawetan bahan.
2. Labu Dewar: Ini adalah versi silinder dewar yang lebih kecil dan portabel, yang digunakan untuk mengangkut sejumlah kecil cairan atau gas kriogenik. Ini terdiri dari labu berjaket vakum dengan leher sempit dan penutup, dan biasanya dibawa dalam kotak pelindung atau tas. Labu Dewar biasanya digunakan di laboratorium, rumah sakit, dan fasilitas penelitian, untuk menyimpan dan mengangkut sampel biologis, gas medis, dan bahan sensitif lainnya.
3. Dewar cryostat terbuka: Ini adalah jenis silinder dewar khusus, yang digunakan untuk eksperimen yang memerlukan ruang bervolume besar pada suhu kriogenik. Ini terdiri dari bejana berjaket vakum dengan bagian atas terbuka, yang diisi dengan helium cair atau nitrogen untuk membuat wadah kriogenik besar. Sampel atau instrumen dapat direndam dalam wadah kriogenik untuk eksperimen seperti superkonduktivitas, fisika suhu rendah, dan ilmu material.
4. Dewar Cryosurgical: Ini adalah silinder dewar yang digunakan untuk melakukan cryosurgery, yaitu prosedur medis yang menggunakan suhu dingin ekstrem untuk menghancurkan jaringan abnormal, seperti tumor atau kutil. Ini terdiri dari bejana berjaket vakum dengan probe panjang dan fleksibel, yang diisi dengan nitrogen cair atau karbon dioksida. Probe dimasukkan ke dalam jaringan yang akan dirawat, dan cairan kriogenik dilepaskan untuk membekukan dan membunuh sel-sel abnormal. Silinder dewar bedah krio digunakan dalam bidang dermatologi, ginekologi, dan spesialisasi medis lainnya.
Desain dan pembuatan silinder dewar
Desain dan pembuatan silinder dewar merupakan proses kompleks dan khusus yang memerlukan keahlian dalam ilmu material, termodinamika, dan teknik mesin. Pertimbangan utama dalam merancang silinder dewar adalah:
1. Perpindahan panas: Tujuan utama silinder dewar adalah meminimalkan perpindahan panas antara isi dan lingkungan, untuk menjaga suhu isi tetap rendah. Hal ini memerlukan penggunaan bahan dengan konduktivitas termal rendah, seperti baja tahan karat, aluminium, atau kaca. Insulasi vakum antara bejana dalam dan luar juga memainkan peran penting dalam mengurangi perpindahan panas.
2. Keamanan: Penyimpanan dan penanganan bahan kriogenik memerlukan tindakan keselamatan yang ketat, untuk mencegah kecelakaan seperti ledakan, kebocoran, atau luka bakar. Silinder Dewar harus dirancang dan diproduksi untuk menahan tekanan dan benturan tinggi, dan untuk mencegah keluarnya gas atau cairan kriogenik. Mereka juga harus dilengkapi dengan perangkat keselamatan seperti katup pelepas tekanan, cakram pecah, dan alarm.
3. Aksesibilitas: Silinder Dewar harus dirancang untuk kemudahan akses, pengisian, dan pengeluaran bahan kriogenik. Ini mencakup fitur seperti bukaan lebar di bagian atas, bagian bawah miring untuk pengurasan menyeluruh, dan katup atau keran untuk penyaluran terkontrol.
Proses pembuatan silinder dewar melibatkan beberapa langkah, antara lain:
1. Pemilihan dan persiapan bahan: Wadah bagian dalam dan luar silinder dewar biasanya terbuat dari bahan yang berbeda, seperti baja tahan karat dan baja karbon. Bahan harus dipilih berdasarkan kompatibilitasnya dengan bahan kriogenik, sifat termal, dan kekuatan mekaniknya. Mereka kemudian dipotong, dibentuk, dan dipoles sesuai ukuran dan bentuk yang diinginkan.
2. Perakitan: Bejana dalam dan luar dirakit dan dilas bersama-sama, menggunakan teknik pengelasan khusus seperti pengelasan TIG atau berkas elektron. Isolasi vakum dibuat dengan mengevakuasi ruang di antara bejana, atau dengan mengisinya dengan gas bertekanan rendah seperti helium atau nitrogen.
3. Pengujian dan kontrol kualitas: Silinder dewar menjalani berbagai pengujian untuk memastikan keamanan dan keandalannya. Pengujian ini meliputi pengujian tekanan, pengujian kebocoran, dan siklus termal. Silinder dewar juga harus memenuhi berbagai standar dan peraturan, seperti ASME Boiler dan Pressure Vessel Code, untuk memastikan kepatuhannya terhadap standar keselamatan.
Kesimpulan
Silinder Dewar merupakan komponen penting dalam penyimpanan dan pengangkutan bahan kriogenik, dan memainkan peran penting dalam berbagai industri dan aplikasi. Mereka dirancang dan diproduksi dengan hati-hati, untuk memastikan keamanan, keandalan, dan efektivitasnya. Seiring dengan kemajuan teknologi dan munculnya aplikasi baru untuk bahan kriogenik, permintaan akan silinder dewar akan terus meningkat, dan desain serta manufakturnya akan berkembang untuk memenuhi tantangan dan persyaratan baru.