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Kryogenik ist ein Teilgebiet der Physik. Dies ist ein wichtiges Thema, weil es uns hilft zu verstehen, wie die Welt funktioniert. Außerdem ist es ein sehr breit gefächertes Thema, das in vielen Branchen angewendet werden kann. Allerdings müssen Sie sich über die Gefahren der Kryotechnik informieren und Sicherheitsvorkehrungen treffen.
Tieftemperatur-Kälteschocktests können wertvolle Daten über ein Produkt liefern. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass diese Tests teuer sein können und die Aufmerksamkeit von Experten erfordern. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, diese Tests in einem frühen Stadium des Entwicklungsprozesses durchzuführen. Oft können diese Tests katastrophale Ausfälle oder Sachschäden verhindern.
Mithilfe dieser Tests können Unternehmen Schwachstellen und potenzielle Probleme in ihren Anlagen, wie Ventilen, Pumpen und Kompressoren, erkennen. Indem sie diese Tests in ihre Konstruktionen einbeziehen, können Unternehmen das Risiko mechanischer Ausfälle verringern und die Kosten für die Implementierung ihrer Prozesse minimieren.
Die Ergebnisse dieser Tests zeigen oft erhebliche Verbesserungen der thermischen Toleranz eines Bauteils. Es gibt jedoch mehrere Probleme, die verhindern können, dass diese Tests effektiv sind. Zu diesen Problemen gehören marginale Lötverbindungen, Laminierungen und Defekte. Es ist daher wichtig, ein Unternehmen zu wählen, das eine Reihe von Prüfungen anbietet, um sicherzustellen, dass alle Bereiche abgedeckt sind.
Bei einer Art von Kälteschocktest wird flüssiger Stickstoff in eine Probe injiziert, der dann durch ein Rohr entweicht. Die Geschwindigkeit, mit der der flüssige Stickstoff entweicht, wird mit einem speziellen Durchflussmesser gemessen. Anhand dieser Daten wird dann die Temperatur des flüssigen Stickstoffs bestimmt.
Eine andere Art der Prüfung erfolgt in einer Flüssigkeitskammer. Ein kryogenes LHe-Target beispielsweise ist speziell für die Verwendung mit einer zweistufigen Leichtgaskanone ausgelegt. Diese Targets können von 3,6 K bis 80 K eingestellt werden.
Diese Methode ist nicht nur eine effektivere Methode zur Prüfung von Bauteilen, sondern auch zeitsparender. Es ist jedoch wichtig, übermäßige Temperaturschwankungen an der Probe zu vermeiden. Eine Temperaturänderung von nur einem Grad kann zu einem Ausfall führen, der in einer Betriebsumgebung unmöglich ist.
Für manche Unternehmen ist es hilfreich, ein Versuchslabor mit der Durchführung von Kälteschocktests an ihren Produkten zu beauftragen. Sie können diese Tests an verschiedenen Arten von Aktoren, Sensoren und anderen Komponenten durchführen. Je nach den Bedürfnissen des Unternehmens können sie fast jeden Ventiltyp prüfen.
Diese Tests basieren auf einer Reihe von Normen, darunter MIL-STD-810F Methode 503.4 Temperaturschock. Diese Methoden ermöglichen die Messung der physikalischen Probleme, die mit einer Komponente verbunden sind, wie z. B. Durchflussmenge, Leckage und Wärmewiderstand.
Kryogene Materialien, darunter flüssiges Helium, Argon und Stickstoff, sind Gefahrstoffe, die besondere Brand- und Explosionsgefahren bergen. Durch geeignete Sicherheitsvorkehrungen und den sachgemäßen Umgang mit kryogenen Stoffen können die mit ihrer Verwendung verbundenen Risiken minimiert werden.
Kryogene Materialien können in schlecht belüfteten Bereichen auch eine Gefahr für Sauerstoffmangel darstellen. Dies kann zu schneller Verbrennung und Explosionen führen.
Tragen Sie beim Umgang mit brennbaren kryogenen Materialien immer eine Schutzausrüstung und vermeiden Sie den Kontakt mit der Flüssigkeit. Bei offenen Behältern werden ein Vollgesichtsschutz und eine Schutzbrille empfohlen, und Übertragungsrohre dürfen nicht mit bloßen Händen angefasst werden. Wenn Sie doch ein Übertragungsrohr berühren, vergewissern Sie sich, dass die Flüssigkeit vollständig trocken ist, bevor Sie sie anfassen.
Um das Unfallrisiko zu minimieren, sollten alle Dewars mit Klebeband versehen und mit dem vollständigen Namen der Flüssigkeit und den Gefahrenwarninformationen beschriftet werden. Transferschläuche sollten ersetzt werden, wenn sie beschädigt oder brüchig werden.
Die Temperatur und der Druck kryogener Materialien können die physikalischen Eigenschaften vieler Materialien verändern. Vor allem nichtmetallische Werkstoffe wie Kunststoff können spröde werden, wenn sie sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind. Kohlenstoffstahl kann unter Belastung brechen, was eine Brandgefahr darstellt.
Wie bei anderen brennbaren Gasen beschleunigt die Anwesenheit von flüssigem Sauerstoff die Verbrennung erheblich. Selbst Materialien, die normalerweise nicht brennen, wie z. B. Gummi, können sich in Gegenwart von flüssigem Sauerstoff entzünden.
Kryogene Stoffe sind giftig und sollten daher in gut belüfteten und isolierten Behältern mit Überdruckventilen gelagert werden. Transportieren Sie kryogenes Material nicht in Aufzügen oder Fahrzeugen ohne ausreichende Belüftung. Tragen Sie beim Heben und Tragen von kryogenen Stoffen immer Schuhe mit Stahlkappen.
Neben der Brand- und Explosionsgefahr können einige Materialien auch giftig sein. Einige kryogene Flüssigkeiten enthalten zum Beispiel Stickstoff, Fluor und Distickstoffoxid, die alle giftig sind.
Kryogene Stoffe sind selbst bei atmosphärischem Druck gefährlich. Sie können Bodenbeläge, elektrische Kabel und andere Geräte am Arbeitsplatz beschädigen. Außerdem können sie schwere Verbrennungen durch Kältekontakt verursachen.
Die Brand- und Explosionsrisiken sind zwar bekannt, aber kryogene Stoffe bergen besondere Gefahren. Die Gefahr des Erstickens ist ein weiteres ernstes Problem. Bevor Sie kryogene Stoffe lagern oder mit ihnen arbeiten, sollten Sie sich beim Hersteller oder bei EH&S über die Sicherheitsanforderungen für diese Stoffe informieren.
Beim Umgang mit kryogenen Flüssigkeiten sollten angemessene Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Dazu gehört die Verwendung von speziellen isolierten Handschuhen, Gesichtsschutz und Schutzbrille. Das Tragen dieser Schutzvorrichtungen hilft, Verletzungen zu vermeiden und die Exposition zu minimieren.
Der Umgang mit kryogenen Flüssigkeiten kann zu schweren Verletzungen führen. Die Flüssigkeiten können menschliches Gewebe schnell einfrieren und Erfrierungen verursachen. Sie können auch explodieren, wenn sie erhitzt werden. Dies kann zu schweren Verbrennungen und zu Schäden an der Ausrüstung führen.
Es ist wichtig, den Bereich um den Behälter sauber und trocken zu halten. Kryogene Dämpfe können auf der Oberfläche kondensieren und organische Materialien entzünden. Eine gute Belüftung des Raums ist ebenfalls wichtig.
Atmen Sie niemals Luft mit weniger als 18 % Sauerstoff ein. Das Einatmen dieses Wertes kann zur Bewusstlosigkeit führen. Ebenso kann ein Rohrbruch zu einer gefährlichen Explosion führen. Wenn die Flasche kein Überdruckventil hat, sollte sie entleert und entlüftet werden.
Hantieren Sie mit kryogenen Flüssigkeiten immer in einem Behälter, der für Druck ausgelegt ist. Offene Behälter können Spritzer und Siedeverzug verursachen. Das Umfüllen sollte langsam und schrittweise erfolgen.
Ein vollständiger Gesichtsschutz wird empfohlen. Gegebenenfalls sollte auch eine Chemikalienspritzschutzbrille getragen werden. Unabhängig von der Art der Flüssigkeit ist es wichtig, sich vor und nach dem Umgang mit der Flüssigkeit die Hände zu waschen. Beim Umfüllen von flüssigem Stickstoff beispielsweise sollten die Forscher ihre Arme abspülen und sich dann die Hände waschen.
Während des Transfers sollte das Aufnahmegefäß gekühlt werden, um ein Verspritzen zu vermeiden. Falls erforderlich, sollte das Aufnahmegefäß in einen Kühlraum gestellt werden. Einige Materialien werden bei niedrigen Temperaturen spröde und sind dann nicht mehr zu gebrauchen. Außerdem können viele weiche Gegenstände zerbrechen, wenn sie kryogenen Temperaturen ausgesetzt werden.
Die Sicherheitsverfahren für die kryogene Lagerung sollten in einem schriftlichen Standardarbeitsverfahren festgelegt werden. Alle Benutzer sollten ein Exemplar erhalten. Außerdem sollte dem Material eine Sicherheitscheckliste beiliegen, die auch die vorgeschriebenen Warnschilder an der Tür enthält.
Um Unfälle zu vermeiden, sollte für alle neu installierten und geänderten Systeme eine ergänzende Sicherheitsüberprüfung durchgeführt werden. Es muss auch sichergestellt werden, dass die aktualisierten Betriebsverfahren noch angemessen sind.
Kryogenes Material sollte in einem zugelassenen, isolierten Dewar oder Kolben gelagert werden. Der Kolben sollte mit Klebeband versehen und mit der vollständigen Bezeichnung der kryogenen Flüssigkeit und den Gefahrenwarninformationen beschriftet sein.
Die Kryotechnik wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Zu den häufigsten Anwendungen gehören die Lagerung und Kühlung. Diese Technologien tragen dazu bei, die Qualität zu erhalten und die Verunreinigung von Waren während des Transports zu verhindern. Darüber hinaus werden sie zur Konservierung von Leben, zum Entzug von Wasser und zur Granulierung von Probiotika eingesetzt.
Die Nachfrage nach kryogenen Anlagen wird durch den wachsenden Bedarf an sauberen Energiequellen angetrieben. Dies ist weitgehend auf die Verknappung fossiler Brennstoffe zurückzuführen. Sie spiegelt auch erhebliche Investitionen in den chemischen und petrochemischen Sektor wider.
Ein weiterer Faktor, der das Wachstum des globalen Marktes für kryogene Anlagen vorantreibt, ist die steigende Zahl von LNG-basierten Kraftwerken. Dies wird auf die steigende Gasnachfrage zurückgeführt, die durch die boomende Öl- und Gasindustrie angeheizt wird. Darüber hinaus steigert die zunehmende Besorgnis über Emissionen und deren Verschmutzung die Nachfrage nach sauberer Energie.
Die Kryotechnik wird auch im Verkehrssektor erforscht. Zu den sich abzeichnenden Anwendungen der Kryotechnik gehört die Speicherung und Kühlung von Wasserstoff für Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge. Dies kann durch den Einsatz von Flüssigstickstoff erreicht werden. Darüber hinaus setzen auch Schiffstransportunternehmen kryogene Technologien ein.
Weitere vielversprechende Anwendungen der Kryotechnik sind die Konservierung von biotechnologischen Materialien und die Konservierung von Starterkulturen. Außerdem wird der Herstellungsprozess von Metallen stark von Angebot und Nachfrage nach Rohöl beeinflusst. Auch der Transportsektor birgt ein erhebliches Potenzial für das Wachstum des Marktes für saubere Energie.
Die Anwendung der Kryotechnik hat es ermöglicht, genaue und detaillierte Bilder des menschlichen Körpers zu erstellen. Sie wird auch eingesetzt, um lebendes Gewebe bei extrem niedrigen Temperaturen zu konservieren.
Die Kryotechnik wird zwar schon seit langem eingesetzt, doch die Entwicklung der modernen Medizin hat zu Fortschritten in diesem Bereich geführt. Die Technologie wird heute in der Medizin und Biologie sowie in der kalten Elektronik eingesetzt.
Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach Kryotechnik in den kommenden Jahren erheblich steigen wird. Mehrere Anbieter sind bestrebt, in neue Bereiche zu diversifizieren und innovative Anwendungen der Kryotechnik zu erforschen. Allerdings wird die Branche derzeit von Unternehmen beherrscht, die seit mehr als dreißig Jahren im Geschäft sind.
