ถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวด

ถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวด (Cryogenic Cylinder) เป็นภาชนะชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อจัดเก็บวัสดุที่อุณหภูมิต่ำมากโดยเฉพาะ ซึ่งโดยทั่วไปจะต่ำกว่า -150°C (-238°F) ภาชนะเหล่านี้โดยทั่วไปแล้วจะทำจากวัสดุที่สามารถทนต่ออุณหภูมิในระดับสูงสุดและมีฉนวนหนาเพื่อลดการถ่ายเทความร้อน

โดยปกติแล้วจะใช้ถังบรรจุเก็บแก๊สเหลว เช่น แก๊สธรรมชาติเหลว (LNG) ไนโตรเจนเหลว หรือออกซิเจนเหลว ซึ่งแก๊สเหล่านี้จะถูกทำให้เย็นลงจนอยู่ในสถานะของเหลวแล้วเก็บไว้ในถังบรรจุแก๊สที่เย็นยิ่งยวด

ถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวดมีประสิทธิผลโดยการใช้ภาชนะชั้นในที่หุ้มฉนวนสุญญากาศที่บรรจุแก๊สเหลวซึ่งคลุมด้วยภาชนะชั้นนอกหรือปลอกหุ้ม และชั้นสุญญากาศระหว่างภาชนะชั้นในและชั้นนอกช่วยลดการถ่ายเทความร้อน ทำให้แก๊สเหลวเย็นยิ่งยวด (Cryogenic Liquid) สามารถคงอยู่ที่อุณหภูมิต่ำมากเป็นระยะเวลานานได้

แก๊สเหลวจะถูกเก็บไว้ในถังบรรจุที่แรงดันและอุณหภูมิต่ำมาก และมีการติดตั้งวาล์วระบายแรงดันเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัย เมื่อต้องการแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวด (Cryogenic Liquid) สามารถดึงออกได้ทางวาล์วทางออกที่ด้านบนของถังบรรจุซึ่งเชื่อมต่อกับท่อส่งหรือระบบท่อ

โดยทั่วไปแล้วถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวดจะใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย รวมถึงการดูแลสุขภาพ การวิจัย และพลังงาน เนื่องจากสามารถจัดเก็บและขนส่งวัสดุได้อย่างปลอดภัยด้วยอุณหภูมิที่ต่ำมาก

LNG cryogenic cylinders
LNG cryogenic cylinder
Double wall - Cryogenic liquid cylinder

ประเภทของถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวด (Cryogenic Cylinder)

ถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวด (Cryogenic Cylinder) มีหลายประเภท แต่ที่พบมากที่สุดมี 2 ประเภท ได้แก่

ขวดดีวาร์ (Dewar Flask) เป็นภาชนะที่บรรจุแบบธรรมดา แรงดันต่ำ ผนังสองชั้นซึ่งใช้สำหรับเก็บแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวด (Cryogenic Fluid) ที่มีปริมาณน้อย โดยขวดดีวาร์ (Dewar Flask) มักใช้ในห้องปฏิบัติการและสถานพยาบาลเพื่อเก็บไนโตรเจนเหลวและแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวดอื่นๆ (Cryogenic Fluid)

ถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวด (Cryogenic Liquid Cylinder) ถังบรรจุประเภทนี้เป็นภาชนะแรงดันสูงที่ออกแบบมาเพื่อเก็บและขนส่งแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวดในปริมาณที่มากขึ้น โดยทั่วไปถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวดจะใช้ในงานอุตสาหกรรมและสามารถจัดเก็บแก๊สเหลวได้หลายร้อยถึงหลายพันลิตร

     ถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวดชนิดอื่นๆ ที่พบไม่บ่อย ได้แก่ ถังเก็บความเย็น (Cryogenic Storage Tank) ซึ่งเป็นถังขนาดใหญ่แบบอยู่กับที่ที่ใช้สำหรับเก็บแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวด (Cryogenic Fluid) จำนวนมาก และรถพ่วงบรรจุแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวด (Cryogenic Trailer) ซึ่งเป็นรถบรรทุกเคลื่อนที่ที่ใช้สำหรับขนส่งแก๊สเหลวปริมาณมากในระยะทางไกล

     เมื่อกล่าวถึงการจัดเก็บแก๊ส LNG ประเภทถังบรรจุแก๊สเหลวที่ดีที่สุดที่จะใช้งาน คือถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวด (Cryogenic Liquid Cylinder) เนื่องจากต้องเก็บแก๊ส LNG ไว้ที่อุณหภูมิต่ำมาก (-162°C หรือ -260°F) และอยู่ภายใต้แรงดันสูงเพื่อรักษาให้อยู่ในสภาพของเหลว โดยถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวดได้รับการออกแบบให้ทนต่อสภาวะที่รุนแรงเหล่านี้ และยังได้รับการออกแบบให้ถ่ายเทความร้อนน้อยที่สุด ซึ่งช่วยให้แก๊ส LNG อยู่ในอุณหภูมิที่ต้องการได้

     ถังบรรจุแก๊สเหลวที่เย็นยิ่งยวดยังมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัย เช่น วาล์วและแผ่นดิสก์ระบายแรงดัน (Pressure Relief Valves and Rupture Discs) เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัย นอกจากนี้ ยังได้รับการออกแบบให้เคลื่อนย้ายได้ง่าย ซึ่งเหมาะสำหรับใช้จัดเก็บและขนส่งแก๊ส LNG


1. Dewar flask
2. Cryogenic Liquid Cylinder
3. Cryogenic Mobile Tanker

อัตราการระเหยคงที่

อัตราการระเหยแบบคงที่ คือ อัตราที่แก๊สเหลวเย็นยิ่งยวด (Cryogenic Fluid) เช่น ไนโตรเจนเหลวหรือออกซิเจนเหลว ระเหยออกจากภาชนะสำหรับเก็บความเย็นยิ่งยวด (Cryogenic Container) เมื่อไม่ได้ถูกใช้งานหรือเติมอย่างเต็มที่

อัตราการระเหยแบบคงที่ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ทั้งประเภทของแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวด รวมถึงขนาดและการออกแบบของภาชนะบรรจุ คุณภาพของฉนวนของภาชนะบรรจุ และอุณหภูมิโดยรอบ

แต่เมื่อเวลาผ่านไป แก๊สเหลวเย็นยิ่งยวดที่เก็บในภาชนะจะค่อยๆระเหยเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนจากสิ่งแวดล้อม แม้ว่าภาชนะจะมีฉนวนอย่างดีก็ตาม นอกจากนี้อัตราการระเหยคงที่ คือ อัตราการระเหยที่เกิดขึ้นเอง และโดยทั่วไปจะวัดในรูปของปริมาณของเหลวที่สูญเสียไปต่อวันหรือชั่วโมง

อีกทั้งอัตราการระเหยคงที่เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับการใช้ของเหลวที่อุณหภูมิห้องอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ สิ่งที่สำคัญคือต้องตรวจสอบอัตราการระเหยแบบคงที่ของภาชนะสำหรับเก็บความเย็น (Cryogenic Container) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ และแก๊สเหลวเย็นยิ่งยวดจะไม่หมดโดยไม่ได้คาดการณ์

Liquefied Vaporization
Cryogenic cylinder static evaporation process