Für eine moderne und vor allem effektive Wirtschaft sind Forschungen und Entwicklungen essenziell. In den letzten Jahrzehnten wurde unter anderem im Bereich der Kryotechnik viel entwickelt, was den Unternehmen stets zu Gute kam. Für manche Branchen ist eine Arbeit ohne Kryotechnik schlicht kaum möglich.
Inhaltsverzeichnis
Was die Kryotechnik ist
Die Kryotechnik ist ein spezieller Bereich der Materialwirtschaft, der sich mit extrem kalten Temperaturen arbeitet. Hierbei geht es zum einen um die Herstellung, aber auch die Lagerung, den Transport und die Anwendung von Materialien bei extrem kalten Temperaturen. Man spricht hier im Englischen von Cryogenics. Diese extreme Kälte wirkt sich auf die Materialien unterschiedlich aus und kann zum Beispiel dazu führen, dass manche Substanzen den Aggregatzustand von gasförmig zu flüssig ändern.
Als Beispiel für die Änderung des Aggregatzustandes ist das Wasser, das sich bei einer Temperatur von 0 Grad Celsius von einer Flüssigkeit in den Feststoff Eis wandelt. Allerdings sind solche Temperaturen kein Bestandteil der Kryogenie, hiervon spricht man erst bei Temperaturen von -160 Grad Celsius und tiefer. Erst bei solchen Temperaturen wandeln sich gasförmige Stoffe in Flüssigkeit. Diese flüssigen Gase wiederum können in verschiedenen Industrien eingesetzt werden.
Zu beachten bei dieser Technik ist aber, dass der Temperaturpunkt, bei dem die Verflüssigung einsetzt, von Gas zu Gas unterschiedlich ist. Schaut man sich zum Beispiel Sauerstoff an, so muss man schon eine Temperatur von minus 183 Grad Celsius erreichen, während man bei Helium schon eine Temperatur von minus 269 Grad Celsius erreichen muss.
Wer einem im Bereich der Kryogenie begleitet
Damit man solch tiefe Temperaturen erreichen kann, bedarf es spezieller Technik in allen Prozessschritten. Spezialisierte Fachfirmen, wie Demaco-Cryogenics, bieten in der Regel eine ganzheitliche Beratung der Kunden in diesem Bereich. Von der Beratung über die ersten Entwürfe, die Konstruktion bis hin zu Tests und der Installation bei Kunden werden alle Schritte aus einer Hand begleitet. Damit man dies so bieten kann, gehört natürlich jahrelange Erfahrung in diesem Bereich dazu.
Da der Anwendungsbereich für die kryogene Industrien weiter wächst, findet sie auch immer mehr Einzug in verschiedene Bereiche. Bei der (Flüssig-) Gasproduzenten, in der Medizin, der Elektronik, der Pharmazie, in der Forschung und zahlreichen weiteren Bereichen arbeitet man mit der Kryogenie. Da jede dieser Branchen spezifische Anforderungen hat, benötigt man speziell abgestimmte Systeme.
Wie man diese tiefen Temperaturen erreicht
Extrem kalte Temperaturen erreicht man nur mit hoch entwickelten Techniken. Man kann aber im Wesentlichen zwischen vier gängigen Methoden unterscheiden.
Die bekannteste Methode ist die Wärmeleitfähigkeit. Hierbei macht sich zum Vorteil, dass wenn zwei Materialien in Verbindung gebracht werden, die Wärme vom wärmeren zum kälteren Produkt übertragen wird. Im Grunde wird bei der Kryotechnik eine kryogene Flüssigkeit in Kontakt gebracht mit einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Feststoff und dieser nimmt die gewünschte Temperatur mit der Zeit an.
Bei der Verdunstungskühlung wird eine Flüssigkeit verdunstet. An der Oberfläche nehmen die Atome und Moleküle genug Energie von der Oberfläche auf, um gasförmig zu werden. Der verbleibenden Flüssigkeit wird so Energie genommen und sie bleibt kühler zurück. Durch einen Verdampfungsprozess kann somit eine Flüssigkeit abgekühlt werden.
Mit dem Joule-Thompson-Effekt kann durch eine schnelle Ausdehnung eine Abkühlung erreicht werden. Gase werden durch eine abrupte Expansion oder einen ebenso schnellen Druckabfall durch diese Methode abgekühlt. Bei der Verflüssigung von Helium und Wasserstoff findet diese Methode in der Regel Anwendung.
Bei der Kühlung von flüssigem Helium kommt die adiabatische Entmagnetisierung zum Einsatz. Hierbei werden paramagnetische Salze, die man sich als eine große Menge kleiner Magnete vorstellen kann, zum flüssigen Helium gegeben. Erzeugt man nun ein starkes Magnetfeld, nehmen sie die Energie vom Helium auf und dieses wird somit kälter und kälter.
Ein Fazit
Die Kryogenie ist eine sehr interessante Wissenschaft, die viele Anwendungsmöglichkeiten in der Wirtschaft findet. Der Umgang mit den extrem tiefen Temperaturen birgt aber auch spezielle Herausforderungen, denen man mit hohem Fachwissen entgegnen kann. Beratungen gibt es durch Fachfirmen, an die man sich wenden sollte.