يعد نقل الحرارة عملية أساسية في مختلف التطبيقات العلمية والصناعية ، وفهم آلية نقل الحرارة في ناظم ناظم النيتروجين السائل أمر بالغ الأهمية لتشغيله الفعال. كمورد رائد لبرودة النيتروجين السائل ، لدينا خبرة واسعة في المعرفة المتعمقة لهذا الموضوع. في هذه المدونة ، سوف نستكشف آليات نقل الحرارة في ناظم ناظم النيتروجين السائل ، بما في ذلك التوصيل والحمل الحراري والإشعاع.
التوصيل
التوصيل هو نقل الحرارة من خلال مادة دون حركة المادة نفسها. في ناظم النيتروجين السائل ، يحدث التوصيل في عدة مكونات. أولاً ، دعونا نفكر في جدران ناظم البرد. عادة ما يكون ناظم البرد مصنوعًا من مواد ذات موصلية حرارية منخفضة لتقليل نقل الحرارة من البيئة الخارجية إلى النيتروجين السائل في الداخل. عادة ما تستخدم مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو بعض البوليمرات لأنها توصيلات حرارية منخفضة نسبيًا مقارنة بالمعادن مثل النحاس أو الألومنيوم.
يمكن وصف توصيل الحرارة من خلال جدران ناظم البرد بموجب قانون فورييه للتوصيل الحراري: (q = -ka \ frac {dt} {dx}) ، حيث (ف) هو معدل نقل الحرارة ، (k) هو الموصلية الحرارية للمادة ، (A) هي المساحة المتقاطعة التي يتم من خلالها نقل الحرارة ، و (\ frac}.
داخل ناظم البرد ، فإن حامل العينة وأي مكونات صلبة أخرى على اتصال مع النيتروجين السائل تجربة توصيل أيضًا. على سبيل المثال ، إذا تم وضع عينة في حامل وحامل على اتصال مباشر مع النيتروجين السائل ، فإن الحرارة ستعمل من العينة إلى النيتروجين السائل. يعتمد معدل التوصيل على الموصلية الحرارية لمادة حامل ، وفرق درجة الحرارة بين العينة والنيتروجين السائل ، ومنطقة التلامس بين الحامل والنيتروجين السائل.
جانب آخر مهم من التوصيل في ناظم النيتروجين السائل هو التوصيل من خلال هياكل الدعم. يتم استخدام هذه الهياكل للاحتفاظ بالمكونات المختلفة في مكانها ولكن يمكن أن تعمل أيضًا كقنوات لنقل الحرارة. لتقليل هذا التأثير ، غالبًا ما يتم تصميم هياكل الدعم بمساحة مقطعية صغيرة ومصنوعة من مواد ذات موصلية حرارية منخفضة.
الحمل الحراري
الحمل الحراري هو نقل الحرارة عن طريق حركة السائل. في ناظم النيتروجين السائل ، هناك نوعان من الحمل الحراري: الحمل الحراري الطبيعي والحمل الحراري القسري.
يحدث الحمل الحراري الطبيعي بسبب اختلافات الكثافة في السائل الناجم عن اختلافات درجة الحرارة. عندما يتم تسخين النيتروجين السائل بالقرب من الأسطح الدافئة (مثل العينة أو جدران ناظم البرد) ، يصبح أقل كثافة ويرتفع ، في حين أن أحرق النيتروجين السائلة الأكثر برودة. هذا يخلق نمط الدورة الدموية التي تنقل الحرارة من المناطق الدافئة إلى المناطق الأكثر برودة من النيتروجين السائل.
يعتمد معدل الحمل الحمل الطبيعي في ناظم النيتروجين السائل على عدة عوامل ، بما في ذلك اختلاف درجة الحرارة بين المناطق الدافئة والباردة ، وخصائص النيتروجين السائل (مثل الكثافة ، واللزوجة ، والموصلية الحرارية) ، وهندسة ناظم البرد. على سبيل المثال ، سيؤدي اختلاف درجة الحرارة الأكبر عمومًا إلى تدفق الحمل الطبيعي الأكثر قوة.
يمكن أن يكون الحمل القسري موجودًا أيضًا في ناظم النيتروجين السائل. يمكن تحقيق ذلك باستخدام المضخات أو المشجعين لتدوير النيتروجين السائل. الحمل القسري يمكن أن يزيد بشكل كبير من معدل نقل الحرارة مقارنة بالحمل الحراري الطبيعي. عن طريق تحريك النيتروجين السائل بنشاط ، يتم تبريد المناطق الدافئة بسرعة أكبر ، ويصبح توزيع درجة الحرارة داخل ناظم البرد أكثر اتساقًا.
في بعض ناشرات النيتروجين السائل المتقدمة ، يتم استخدام الحمل القسري لضمان التحكم الدقيق في درجة الحرارة في العينة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام المضخة لتداول النيتروجين السائل حول حامل العينة ، مما يتيح نقل الحرارة السريع واستقرار درجات الحرارة بشكل أفضل.
إشعاع
الإشعاع هو نقل الحرارة من خلال الموجات الكهرومغناطيسية. جميع الكائنات تنبعث من الإشعاع الحراري ، وكمية الإشعاع المنبعثة تعتمد على درجة الحرارة وانبعاث الكائن. في ناظم ترشيح النيتروجين السائل ، يحدث نقل حرارة الإشعاع بين المكونات الدافئة (مثل الجدران الخارجية لخلايا البرد في درجة حرارة الغرفة) والمكونات الباردة (مثل النيتروجين السائل والعينة).
يمكن حساب معدل نقل حرارة الإشعاع بين كائنين باستخدام قانون Stefan - Boltzmann: (q = \ epsilon \ sigma a (t_1^4 - t_2^4)) ، حيث (Q) هو معدل نقل الحرارة ، (\ epsilon) هو انبعاث السطح ، (\ sigma) ((5.67 \ times10^{-8} \ w/m^{2} k^{4})) ، (أ) هي مساحة سطح الكائن البارز (t_1) هي درجة الحرارة المطلقة للكائن الأكثر دفئًا ، و (t_2) هي درجة الحرارة المطلقة للكائن الأكثر برودة.
للحد من انتقال حرارة الإشعاع في ناظم ناظم النيتروجين السائل ، غالبًا ما تستخدم الأسطح العاكسة. على سبيل المثال ، يمكن طلاء الجدران الداخلية لخلايا البرد بمواد عاكسة للغاية مثل الألومنيوم. يعكس هذا الطلاء العاكس جزءًا كبيرًا من الإشعاع الوارد ، مما يقلل من كمية الحرارة التي يمتصها النيتروجين السائل.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن وضع الدروع الإشعاعية بين المناطق الدافئة والباردة من ناظم البرد. تعمل هذه الدروع كحواجز أمام نقل حرارة الإشعاع ، مما يقلل من الحمل الحراري على النيتروجين السائل.
التأثير على أداء ناظم البرد
يعد فهم آليات نقل الحرارة في ناظم النيتروجين السائل أمرًا ضروريًا لتحسين أدائها. عن طريق تقليل نقل الحرارة من خلال التوصيل والحمل الحراري والإشعاع ، يمكننا تقليل استهلاك النيتروجين السائل وتحسين استقرار درجة حرارة ناظم البرد.
على سبيل المثال ، إذا لم يتم التحكم في نقل الحرارة من خلال التوصيل بشكل صحيح ، فسوف يغلي النيتروجين السائل بمعدل أسرع ، مما يتطلب إعادة تعبئة أكثر تكرارًا. هذا لا يزيد من تكلفة التشغيل فحسب ، بل يمكن أن يعطل أيضًا العمليات التجريبية أو الصناعية التي تعتمد على ناظم البرد.
وبالمثل ، يمكن أن يؤدي نقل الحرارة المفرط أو نقل الحرارة إلى تقلبات درجة الحرارة داخل ناظم البرد ، مما قد يؤثر على دقة التجارب أو جودة المنتجات الصناعية. من خلال تصميم ناظم البرد بعناية لتقليل آليات نقل الحرارة هذه ، يمكننا ضمان عملية أكثر استقرارًا وفعالية.
ناشرات النيتروجين السائل لدينا
بصفتنا موردًا رئيسيًا لبرودة النيتروجين السائل ، نقدم مجموعة واسعة من المنتجات لتلبية احتياجات العملاء المختلفة. ملكنانوع الغلاف الجوي ناظم النيتروجين السائلتم تصميمه للتطبيقات التي يلزم التحكم في درجة الحرارة الدقيقة في بيئة في الغلاف الجوي. يتميز بمواد عزل متقدمة وهيكل مصمم جيدًا لتقليل نقل الحرارة.
ملكناناظم هيليوم سائل التدفق المستمريوفر إمدادات مستمرة من الهيليوم السائل البارد ، والتي يمكن استخدامها لتطبيقات درجة الحرارة منخفضة للغاية. تستخدم ناظم البرد هذه الحالة - من - - التكنولوجيا الفنية لضمان نقل الحرارة الفعال والتحكم المستقر في درجة الحرارة.
للتطبيقات الكهربائية ، نقدمناظم النيتروجين السائل الكهربائي. تم تصميم ناظم البرد هذه لتوفير بيئة درجة حرارة منخفضة الثبات للمكونات والتجارب الكهربائية ، مع إيلاء اهتمام خاص لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي ونقل الحرارة.
اتصل بنا للمشتريات
إذا كنت مهتمًا ببرودة النيتروجين السائل لدينا أو لديك أي أسئلة حول آليات نقل الحرارة في البرد ، فإننا نشجعك على الاتصال بنا للمشتريات ومزيد من المناقشات. فريق الخبراء لدينا مستعد لتزويدك بمعلومات مفصلة وحلول مخصصة بناءً على متطلباتك المحددة.
مراجع
- Guntropera ، FP ، & Dewitt ، DP (2002). أساسيات الحرارة ونقل الكتلة. جون وايلي وأولاده.
- Kittel ، C. (1996). مقدمة في فيزياء الحالة الصلبة. جون وايلي وأولاده.
- Touloukian ، YS (ed.). (1970). خصائص الفيزياء الحرارية للمادة. IFI/Lenum.