Kas yra kriokaušintuvas?

Krio aušintuvas – tai prietaisas, skirtas aplinkai ir bet kam joje esantiems daiktams atvėsinti iki itin žemos temperatūros. Paprastai naudojamas mokslo ir inžinerijos reikmėms, jis sukurtas taip, kad temperatūra būtų gerokai žemesnė už tą, kurią pasiekia standartiniai prietaisai. Nėra oficialiai apibrėžto temperatūros reikalavimo tam, kas laikoma krio aušintuvu. Tačiau prietaisas, kuris gali atvėsti iki maždaug –238 laipsnių pagal Farenheitą (arba apie –150 laipsnių pagal Celsijų) arba dar žemesnis, paprastai vadinamas krio aušintuvu.

Nors yra kelių tipų šaldymo aušintuvai, dauguma jų veikia pagal tam tikrus bendro proceso variantus. Dujos paprastai cirkuliuoja uždaru ciklu, kad sugertų šilumą iš prietaiso vidaus ir perduotų ją į išorinę aplinką. Šios dujos gali būti vandenilis, helis arba kitos dujos arba dujų mišinys. Prietaiso gebėjimas vėsinti vidinę aplinką labai priklauso nuo sistemoje cirkuliuojančių dujų termodinaminių savybių.

Aušinimo ciklai šiuose įrenginiuose paprastai prasideda nuo dujų suspaudimo kompresoriuje. Kai suslėgtos dujos praeina per šilumokaitį, jos sugeria šilumą iš krioaušintuvo vidaus, taip vėsindamos viską, kas jame yra. Kai šios dujos sugeria šilumą pastoviu tūriu šilumokaityje, jų slėgis didėja. Jo tūris plečiasi, o slėgis mažėja kitoje ciklo dalyje. Galiausiai jis grįžta į kompresorių, kuris užbaigia uždarą ciklą ir vėl pradeda cirkuliuoti per ciklą.

Krioaušintuvas kartais gali būti klaidingai vadinamas kriostatu. Tačiau tarp jų yra nedidelis, bet aiškus skirtumas. Kriostatas naudojamas jau nustatytai kriogeninei temperatūrai palaikyti, dažniausiai pasyviai, pavyzdžiui, su izoliacija. Kita vertus, kriogeninis aušintuvas aktyviai veikia, kad atvėsintų aplinką iki kriogeninės temperatūros, o ne tik palaikytų jau egzistuojančias aplinkos sąlygas. Šis skirtumas gali būti laikomas panašiu į skirtumą tarp termoso ir šaldytuvo.

Galima įsigyti daugelio tipų krio šaldymo aušintuvų su skirtingais privalumais ir funkcijomis, tinkančiomis įvairioms reikmėms. Įprasti krio aušintuvų tipai yra Joule-Thomson aušintuvas, Gifford-McMahon aušintuvas, Stirlingo aušintuvas, impulsinio vamzdelio šaldytuvas ir adiabatinis išmagnetinimo šaldytuvas. Nors Joule-Thomson krio aušintuvai yra žymiai mažiau veiksmingi nei daugelis kitų prietaisų, jie pasižymi patikimumu ir žemu elektrinio bei mechaninio triukšmo lygiu. Kita vertus, Gifford-McMahon aušintuvai sukuria tam tikrą vibraciją dėl stūmoklio, kuris stumia dujas per sistemą. Tačiau jie suteikia vartotojui lankstumo, nes gali būti naudojami bet kokia kryptimi.

Ypatingas dėmesys paprastai skiriamas krio aušintuvo pasirinkimui naudoti kosmose. Tokiose programose energija paprastai turi būti naudojama efektyviai, o remontas yra labai brangus arba net neįmanomas, pavyzdžiui, atliekant misijas į kitas planetas. Pasižymėję patikimumu ir efektyvumu, Stirling aušintuvai yra pirmieji, sėkmingai naudojami kosmose. Netgi patikimesni nei Stirling aušintuvai, impulsiniai vamzdiniai aušintuvai dažnai pasirenkami erdvei, nors paprastai jie yra šiek tiek mažiau efektyvūs. Adiabatinį išmagnetinimo šaldytuvą taip pat galima pasirinkti dėl puikaus efektyvumo ir gebėjimo veikti nulinės gravitacijos aplinkoje.
Yra daugybė sričių, kuriose krio aušintuvai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį. Tai apima medicinos, automobilių ir kosmoso taikomąsias programas, naudojimą moksliniuose tyrimuose ir karinėse operacijose ir kt. Pavyzdžiui, kriogeninis metalinių komponentų grūdinimas gali pakeisti jų fizines savybes, padidinti stiprumą, kietumą ir atsparumą dilimui. Infraraudonųjų spindulių jutikliai, naudojami palydoviniam stebėjimui ir raketų valdymui, taip pat atmosferos tyrimams ir kt., paprastai reikalauja kriogeninio aušinimo.