Kryoteknik
Från Rilpedia
Kryoteknik är den gren av fysiken som studerar framställningen av låga temperaturer (under -150°C eller 123 K) och effekterna på material vid dessa temperaturer.
Definitioner
Det är viktigt att skilja mellan kryoteknik, kryobiologi och kryonik.
- Kryoteknik
- De grenar av fysik och teknik som studerar mycket låga temperaturer, framställningen av dem, och hur materia beter sig i dessa temperatur. Istället för de mer vardagliga celsius- och fahrenheitskalorna använder kryotekniker kelvin- och rankineskalan.
- Kryobiologi
- Biologigrenen som studerar låga temperaturers effekter på organismer.
- Kryonik
- En medicinsk teknologi för bevarandet av människor och djur i syfte med senare återupplivning. Kryonik söker tillämpa resultaten från flera vetenskapsgrenar, bland andra kryoteknik, kryobiologi, rheologi, med flera.
Temperaturen där kryoteknik börjar är inte väldefinierad. Nationalencyklopedins definition lyder:
- Kryoteknik. Tekniska operationer vid mycket låga temperaturer, företrädesvis i området –196 °C till –50 °C. Separation och renframställning av gaser är den största industriella användningen av kryotekniken.
National Institute of Standards and Technology har valt att betrakta kryoteknik som vetenskapsfältet som behandlar temperaturer under –180 °C (93.15 K). Logiken bakom detta temperaturval är att de normala kokpunkterna för vanliga gaser (som helium, väte, neon, kväve, syre, och normal luft) ligger under -180 °C medan Freon, vätesulfid och andra kylämnen har kokpunkter över -180 °C.
Industriella tillämpningar
Gaser i flytande form, som flytande kväve och flytande helium, används i många kryotekniska tillämpningar. Flytande kväve är det mest vanliga kylmedlen inom kryotekniken, är förhållandevis billigt att framställa och kan köpas lagligt på de flesta håll. Flytande helium används också mycket, och gör de allra lägsta temperaturerna möjliga.
Dessa gaser lagras antingen i dewarflaskor, speciella termoskärl som är runt 1,8 m höga och 90 cm i diameter, eller enorma tankar i större kommersiella sammanhang. Dewarflaskor heter så efter uppfinnaren James Dewar, som var först att framställa flytande väte. Kryogeniska pumpar används för att överföra flyande gaser mellan kärl.
Kryogener, som flytande kväve, används vidare för speciella kyl- och frystillämpningar. Några kemiska reaktioner, som de som används för att framställa de aktiva ingredienerna i läkemedlet statin, måste ske i låga temperaturer runt -100 °C. Särskikda kryotekniska kemiska reaktorer används för att avlängsna reaktonsvärme och tillhandahålla en lågtemperatursmiljö. Frysning av matvaror och bioteknologiska produkter som vacciner kräver flytande kväve och fryssystem.
De mekaniska egenskaperna hos vissa material kan modifieras genom kryoteknisk behandling. Några mjuka eller elastiska material blir hårda och bräckliga vid väldigt låga temperaturer, vilket gör kryoteknisk malning ett alternativ för några material som inte kan malas enkelt i högre temperaturer. Framställning av "hårda" vakuum i industriella processer åstadkoms ofta med kryopumpar som avlägsnar fria gasmolekyler från ett område genom att fånga dem på med kryoteknik nedkylda ytor.
Ett annat kryotekniskt användningsområde är framställning av flytande bränslen, främst flytande väte och syre, för användning som raketbränsle. Till exempel använder NASAs rymdfärja kryotekniskt framställt flytande syre och flytande väte som det huvudsakliga drivmedlet för att kunna försätta sig i omloppsbana runt Jorden, såväl som alla raketer som byggdes fö® det sovjetiska rymdprogrammet av Sergej Koroljov.
