Bể đông lạnh rất cần thiết để lưu trữ vật liệu ở nhiệt độ cực thấp, rất quan trọng cho các ứng dụng khoa học và công nghiệp khác nhau. Nhưng làm thế nào những bể này có thể duy trì được nhiệt độ thấp như vậy? Hãy cùng khám phá hoạt động bên trong của những container đáng chú ý này.
Bể đông lạnh được thiết kế để duy trì nhiệt độ dưới -150 độ , thậm chí đạt tới mức thấp nhất là -253 độ trong trường hợp nitơ lỏng. Chìa khóa cho khả năng làm mát của chúng nằm ở vật liệu được sử dụng trong quá trình xây dựng và các quy trình cụ thể được sử dụng.
Thứ nhất, bản thân bể thường được làm bằng thép không gỉ dày, có thành kép. Vật liệu này không chỉ mang lại sức bền mà còn đóng vai trò như một chất cách nhiệt tuyệt vời, ngăn nhiệt xâm nhập hoặc thoát ra ngoài. Thiết kế hai bức tường tạo ra không gian chân không giữa các bức tường, giảm thiểu sự truyền nhiệt hơn nữa.
Bên trong bể chứa chất lỏng đông lạnh như nitơ lỏng hoặc heli lỏng. Khi chất lỏng đông lạnh được bơm vào bể, nó sẽ hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh, làm mát nó xuống nhiệt độ mong muốn. Chất lỏng đông lạnh vẫn ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ này do áp suất hơi cực thấp.
Để duy trì nhiệt độ lạnh, bể đông lạnh được trang bị áo chân không và bộ trao đổi nhiệt bên trong. Bộ trao đổi nhiệt là một mạng lưới các kênh bên trong bể giúp phân phối đồng đều chất lỏng đông lạnh, đảm bảo làm mát đồng đều. Áo khoác chân không đảm bảo rằng có sự truyền nhiệt tối thiểu qua thành bể.
Ngoài ra, bể đông lạnh có thể có vật liệu cách nhiệt như sợi thủy tinh hoặc đá trân châu lót bên trong thành bể để giảm thất thoát nhiệt hơn nữa. Một số bể còn có tấm chắn bức xạ bên trong để ngăn chặn sự trao đổi nhiệt bức xạ.
Điều quan trọng cần lưu ý là bể đông lạnh không hoàn toàn chống được sự xâm nhập của nhiệt. Theo thời gian, ngay cả khi đã áp dụng tất cả các biện pháp cách nhiệt, nhiệt độ xung quanh sẽ dần dần làm ấm vật chứa trong bể. Do đó, việc theo dõi liên tục và thỉnh thoảng bổ sung chất lỏng đông lạnh là điều cần thiết để duy trì nhiệt độ mong muốn.
Bể đông lạnh có nhiều ứng dụng ngoài phòng thí nghiệm khoa học. Chúng được sử dụng trong các ngành công nghiệp như lưu trữ năng lượng, nơi chúng có thể được sử dụng để lưu trữ khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) hoặc khí hydro ở nhiệt độ đông lạnh. Trong chăm sóc sức khỏe, bể đông lạnh được sử dụng để lưu trữ các cơ quan hiến tặng và tế bào gốc máu cuống rốn. Chúng cũng được sử dụng trong thám hiểm không gian, nơi chúng rất quan trọng để bảo quản các dụng cụ và thí nghiệm tinh vi ở nhiệt độ đông lạnh.
Tóm lại, bể đông lạnh có khả năng làm mát vượt trội nhờ sự kết hợp của các vật liệu tiên tiến, thiết kế hiệu quả và giám sát liên tục. Khả năng duy trì nhiệt độ cực lạnh khiến chúng không chỉ là vật gây tò mò mà còn là thành phần quan trọng trong các ứng dụng khoa học và công nghiệp khác nhau, vượt qua ranh giới kiến thức và đổi mới của con người.