حمام تبريد منخفض الحرارة

أنواع أحواض التبريد منخفضة الحرارة

يُعدّ حوض التبريد منخفض الحرارة جهازًا يستخدم لإنشاء بيئات مُتحكّم بها منخفضة الحرارة لمُختلف التطبيقات مثل التحكم في التفاعلات، أو اختبار المواد، أو الحفظ. تتوفر الأنواع التالية من أحواض التبريد منخفضة الحرارة.

• حوض تبريد بالثلج

  أحواض التبريد بالثلج هي حاويات بسيطة مُمتلئة بالثلج والماء. بعض أحواض الماء مزودة بأجهزة مُتحكّم في درجة الحرارة تُراقب وتُحافظ على درجة حرارة الماء المُطلوبة. يُساعد وجود الماء السائل على توزيع درجة الحرارة بشكل متساوٍ. يمكن استخدام حوض التبريد بالثلج للتحكم في التفاعلات الكيميائية، أو تبريد العينات، أو تنظيم درجة حرارة المعدات.

• حوض تبريد مع مبرد

  المبرد هو آلة تُزيل الحرارة من سائل العمل من خلال دورة تبريد ضغط البخار أو الامتصاص. يُستخدم المبرد عادةً لتبريد المعدات أو السوائل وإزالة الحرارة من عملية أو منشأة. هذا النوع من أحواض التبريد يُوفر تحكمًا مُتقدمًا في درجة الحرارة. بعض أحواض التبريد منخفضة الحرارة مع المبردات تُوفر ميزات مثل معدلات التبريد السريعة، والكفاءة في استهلاك الطاقة، والتشغيل مُنخفض الضوضاء. تُعدّ مناسبة لأنظمة الأتمتة الصناعية، والتحكم في درجة حرارة التفاعلات الكيميائية، وتبريد الأجهزة الإلكترونية، ونظم مضخات الحرارة الجيوحرمائية. يعتمد اختيار نوع المبرد على متطلبات التطبيق المحددة والظروف البيئية.

  يمكن تقسيم المبردات إلى مبردات مُبردة بالهواء ومبردات مُبردة بالماء. يستخدم المبرد المُبرد بالهواء الهواء المحيط لتبديد الحرارة من المبرد من خلال المُكثّف. يستخدم المبرد المُبرد بالماء الماء لإزالة الحرارة من المبرد داخل المُكثّف.

• حوض النيتروجين السائل

  حوض النيتروجين السائل هو حوض تبريد منخفض الحرارة يُستخدم فيه النيتروجين السائل كوسيلة تبريد. النيتروجين السائل هو سائل مُبرد له نقطة غليان منخفضة للغاية. يمكن لهذا الحوض أن يُنتج درجات حرارة منخفضة للغاية تصل إلى -196 درجة مئوية. تُستخدم أحواض النيتروجين السائل بشكل شائع في التجميد المُبرد، وأبحاث التوصيل الفائق، وحفظ العينات البيولوجية. عند استخدام النيتروجين السائل كوسيلة تبريد، يجب الانتباه إلى توافق المواد. تُستخدم فقط المواد التي يمكنها تحمل درجات الحرارة المنخفضة. على سبيل المثال، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في الأوعية منخفضة الحرارة، والأنابيب، والصمامات نظرًا لصلابته ومقاومته للتفتت عند درجات الحرارة المنخفضة.

مواصفات وصيانة حوض التبريد منخفض الحرارة

مواصفات ومتطلبات صيانة حوض التبريد منخفض الحرارة هي كما يلي.

• السعة: تُعبر عن قدرة حوض التبريد أو المبرد عادةً باللتر أو الجالون. بعض السعات الشائعة لحوض التبريد تشمل 5 لتر، 10 لتر، 20 لتر، 30 لتر، وأكثر.
• نطاق درجة الحرارة: تتراوح أحواض التبريد منخفضة الحرارة بين -20 درجة مئوية و 0 درجة مئوية أو أحيانًا تصل إلى -80 درجة مئوية و -20 درجة مئوية.
• استهلاك الطاقة: يُؤثر استهلاك الطاقة أو طاقة حوض التبريد على قدرته على التبريد والتحكم في درجة الحرارة. يُعبّر عنها عادةً بالواط (W) أو كيلووات (kW). تستهلك بعض الأحواض 1500 واط، بينما تستهلك البعض الآخر حوالي 5000 واط.
• الأبعاد والوزن: من البديهي، لكن من المهم ملاحظة أن أبعاد ووزن حوض التبريد تختلف لأن هناك أنواعًا مُختلفة من أحواض التبريد المُتاحة. بعضها يُمكن وضعه على الطاولة على سبيل المثال، وبعضها يُمكن وضعه على الأرض.
• سائل العمل: قد يكون سائل عمل حوض التبريد، اعتمادًا على المُصنّع والمُورد، هو غليكول الإيثيلين، أو كحول الإيزوبروبيل، أو بعض المواد الأخرى.
• التوصيل والمنافذ: بعض أحواض التبريد مزودة بتوصيل USB ومنفذ للاتصال ببرنامج لمراقبة عن بعد، وتسجيل البيانات، وما إلى ذلك من التحكم. قد يكون لدى البعض الآخر مشبك قابل للتعديل يناسب أحجام الأجهزة المُختلفة.

نصائح الصيانة لحوض التبريد منخفض الحرارة

من المهم أيضًا ملاحظة أنه كلما زاد صرامة وطلب استخدام حوض التبريد، زادت تكرار الصيانة. علاوة على ذلك، تأكد من قراءة دليل المُصنّع قبل اتباع هذه النصائح.

• التنظيف المنتظم: يُعدّ استخدام المُنظف الخفيف والماء الدافئ لمسح الأسطح الداخلية والخارجية لحوض التبريد منخفض الحرارة فكرة جيدة. تجنب استخدام المُذيبات الكيميائية القاسية. أيضًا، تجنب غمر المكونات الكهربائية في الماء.
• معايرة درجة الحرارة: من الجيد التحقق بشكل مُتكرر وضبط إعدادات درجة الحرارة لضمان الحفاظ على درجة الحرارة المُطلوبة. يجب أن يكون لدى المُستخدمين فهم أفضل لمُختلف نطاقات درجات الحرارة لمختلف احتياجات التطبيق.
• التحقق من سائل الحوض: يجب على مُستخدمي أحواض التبريد منخفضة الحرارة التحقق بانتظام من مستوى سائل الحوض. يجب عليهم التأكد من أنّه في المستوى الصحيح والتأكد من أن حالة السائل جيدة.
• الصيانة الميكانيكية: نظرًا لأن بعض أحواض التبريد منخفضة الحرارة من النوع المفتوح، فإنّها تحتوي على أجزاء مُتحركة، وغرف، وأشياء أخرى تتطلب صيانة ميكانيكية. يجب تشحيم هذه الأجزاء وتنظيفها بشكل دوري.
• التحقق من التسريبات: يجب على المُستخدمين التحقق من التسريبات الشائعة في خطوط التوصيل، والوصلات، وخزانات المُبرد. يجب عليهم البحث عن أي علامات شذوذ مثل الضوضاء غير العادية، والتغييرات غير المتوقعة، وأكثر من ذلك.

سيناريوهات أحواض التبريد منخفضة الحرارة

يُستخدم حوض التبريد منخفض الحرارة في مُختلف الصناعات نظرًا لقدرته على تحقيق والحفاظ على درجات حرارة منخفضة مع استقرار ودقة عالين.

• التفاعلات الكيميائية

  في صناعة الكيمياء، تحتاج بعض التفاعلات الكيميائية إلى التحكم فيها عند درجات حرارة منخفضة لضمان حدوثها بسلاسة. يمكن أن توفر أحواض التبريد منخفضة الحرارة بيئة ذات درجة حرارة منخفضة مُطلوبة، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في صناعة الكيمياء.

• معالجة الأغذية

  في صناعة الأغذية، يمكن استخدام أحواض التبريد منخفضة الحرارة للتجميد السريع، والتخزين منخفض الحرارة، ومعالجة الأغذية. على سبيل المثال، عند صنع الآيس كريم أو الحلويات المجمدة، يلزم استخدام حوض تبريد منخفض الحرارة لتجميد المزيج بسرعة عند درجة حرارة منخفضة لضمان نعومة وجودة المنتج.

• الصناعة الطبية والصيدلانية

  في الصناعات الطبية والصيدلانية، يمكن استخدام أحواض التبريد منخفضة الحرارة لحفظ العينات، وتخزين الكواشف، وتبريد المعدات. على سبيل المثال، يجب تخزين العينات البيولوجية مثل الدم، أو الأنسجة، أو الخلايا عند درجات حرارة منخفضة لضمان استقرارها وسلامتها.

• اختبار المواد

  تُستخدم أحواض التبريد منخفضة الحرارة غالبًا في اختبار المواد. بعض الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للمواد، مثل هشاشة، صلابة، ومعامل التمدد الحراري، تحتاج إلى اختبارها عند درجات حرارة منخفضة.

• الإلكترونيات وعلم البصريات الإلكترونية

  يمكن استخدام أحواض التبريد منخفضة الحرارة لتبريد الأجهزة الإلكترونية وعلم البصريات الإلكترونية، والمعالجات المُبردة، مثل المواد فائقة التوصيل، وأجهزة أشباه الموصلات، والبلورات الضوئية.

كيفية اختيار أحواض التبريد منخفضة الحرارة

هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار ثلاجة حوض تبريد منخفض الحرارة مناسبة للتطبيق المحدد. يشمل ذلك:

• التطبيق: حدد نوع التجربة التي تحتاج إلى إجرائها ونطاق درجة الحرارة المطلوبة. تأتي أحواض التبريد منخفضة الحرارة بنطاقات درجات حرارة مُختلفة. اختر حوض تبريد يمكنه الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة للتجربة والحفاظ عليها.
• السعة: ضع في اعتبارك كمية العينة التي تحتاج إلى استخدامها في وقت واحد أو حجم الوعاء الذي سيتم استخدامه في حوض التبريد. من المهم التأكد من أن سعة الحوض كافية لاستيعاب العينات دون اكتظاظ أو المساومة على توحيد درجة الحرارة.
• استقرار درجة الحرارة: ابحث عن حوض تبريد يوفر درجات حرارة مُستقرة ومتسقة في جميع أنحاء الحوض. هذا مهم بشكل خاص للتجارب التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة. يجب على المُستخدمين أيضًا مراعاة معدل تبريد الحوض. يمكن أن يُوفر معدل التبريد الأسرع الوقت ويُمكنه إجراء تعديلات سريعة على درجة الحرارة، خاصة في التجارب التي تتطلب تغييرات سريعة.
• التحكم والعرض: اختر حوض تبريد منخفض الحرارة مزودًا بتحكم رقمي وشاشة سهلة القراءة. يتيح ذلك للمستخدمين ضبط درجة حرارة الحوض ومراقبتها بدقة وثقة.
• البناء والمتانة: يجب أن تكون المادة المُستخدمة في بناء حوض التبريد غير قابلة للتآكل وقادرة على تحمل مُختلف المواد الكيميائية. أيضًا، تعتمد متانة حوض التبريد منخفض الحرارة على قوة بنائه. يُوفر حوض تبريد منخفض الحرارة مُصمم ليصمد طويلًا على المدى الطويل، من خلال تقليل الحاجة إلى استبداله باستمرار.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هي فوائد استخدام أحواض التبريد منخفضة الحرارة في التفاعلات الكيميائية؟

ج1: يمكن أن تُسهّل أحواض التبريد منخفضة الحرارة إجراء التفاعلات طاردة للحرارة بسلاسة من خلال منع تراكم الحرارة، وبالتالي تقليل خطر الانفلات الحراري. يمكن أن تُحسّن حركية التفاعل، وتحسن العائد والانتقائية، وتسمح بالتعامل مع المواد الكيميائية التفاعلية بأمان.

س2: ما هي بعض البدائل لأحواض التبريد منخفضة الحرارة؟

ج2: تشمل بعض البدائل لأحواض التبريد منخفضة الحرارة خزانات النيتروجين السائل، والمجمدات المُبردة، ووحدات التبريد. ومع ذلك، قد لا توفر هذه البدائل نفس مستوى التحكم في درجة الحرارة والتجانس مثل أحواض التبريد.

س3: هل يمكن استخدام أحواض التبريد منخفضة الحرارة مع جميع أنواع المُذيبات؟

ج3: لا. في حين أنّ العديد من أحواض التبريد منخفضة الحرارة مُتوافقة مع مجموعة متنوعة من المُذيبات، فقد تتفاعل بعضها كيميائيًا أو فيزيائيًا مع المواد. تُستخدم عادةً المُذيبات ذات نقاط الغليان المنخفضة، مثل الجليد الجاف / الأسيتون أو النيتروجين السائل / الإيزوبارافين.

س4: هل أحواض التبريد منخفضة الحرارة آمنة للاستخدام؟

ج4: نعم. عند استخدامها بشكل مُناسب ومعاملتها بعناية، تكون أحواض التبريد منخفضة الحرارة آمنة بشكل عام. يجب على المُستخدمين الالتزام بتعليمات المُصنّع، وارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة (PPE)، والتوعي بالمخاطر المحتملة المرتبطة بالمواد والكيميائيات.