Система термостатического управления низкотемпературной установкой с жидким азотным охлаждением, основная цель состоит в том, чтобы решить существующие компрессорные холодильные криогенные установки с высокой стоимостью, обычные холодильные установки с жидким азотом с трудностями термостатического контроля в промышленности, могут одновременно адаптироваться к небольшим лабораторным низкотемпературным потребностям и крупномасштабным инженерным сценариям.
криостатическая система охлаждения жидким азотомОсновной целью является решение существующих низкотемпературных холодильных установок компрессоров с высокой стоимостью, обычных холодильных установок с жидким азотом трудно контролировать постоянную температуру в промышленности болевых точек, может одновременно адаптироваться к небольшим низкотемпературным требованиям лаборатории и крупномасштабным инженерным сценариям.
Устройство через модульную конструкцию для достижения эффективного охлаждения и точного контроля температуры, все основные компоненты имеют четкие функции и тесно взаимодействуют, в частности, следующие компоненты:
Система подачи хладагента:: Ядром является резервуар с самонаддувом жидкого азота, используемый в качестве источника хранения и подачи жидкого азота и соединенный с выпускным отверстием криогенной тары через трубопровод с жидким азотом. Среди них трубопроводы жидкого азота выбирают гофрированные трубы из нержавеющей стали, наружные стенки покрыты изоляционным слоем; В трубопроводе также есть специальный низкотемпературный электромагнитный клапан жидкого азота, который также завернут в изоляционный слой вне корпуса клапана, что может эффективно предотвратить преждевременную газификацию жидкого азота из - за поглощения тепла во время передачи и обеспечить эффективность охлаждения.
Система криогенных контейнеров:: Состоит из корпуса цилиндра и съемной крышки, оба из которых используют многослойную структуру (прослойка является вакуумной или заполнена расширяющимся перлитом), эта конструкция не только уменьшает передачу холода внутри контейнера внешнему миру, уменьшает потерю тепла, но и предотвращает обморожение, когда тело контактирует с внешней стенкой контейнера. Тара также оснащена трубами для наполнения среды органическим веществом (для впрыска охлаждающей среды) и трубами для сброса среды органического вещества (для сброса отработанной или замененной среды) и имеет проволочную перегородку из нержавеющей стали вблизи отверстия трубопровода жидкого азота, которая амортизирует удар потока жидкости при впрыске жидкого азота, чтобы сделать термический обмен холодной термальной среды более плавным и равномерным, уменьшить градиент температуры в контейнере и еще больше повысить эффективность теплообмена.
Система контроля температуры:: Сигнализатор управления температурой в качестве ядра, с двумя платиновыми термометрическими зондами сопротивления (первый термометрический зонд и второй термометрический зонд), оба из которых расположены в криогенном контейнере, а второй температурный зонд имеет высоту ниже первого термометрического зонда. Среди них первый термометрический зонд, закрепленный в верхней крышке под 0,8 ~ 1.2 см, в основном используется для мониторинга верхнего предела уровня жидкости в охлаждающей среде, если избыточное наполнение жидким азотом приводит к погружению среды в зонд (температура быстро снизится до 77 К), сигнализатор немедленно закроет электромагнитный клапан жидкого азота, чтобы предотвратить переполнение жидкого азота и вызвать тревогу безопасности; Второй термометрический зонд используется для мониторинга температуры охлаждающей среды в режиме реального времени и является ключевым компонентом для достижения термостатического управления. Благодаря своим данным мониторинга он контролирует прохождение электромагнитного клапана и регулирует впрыск жидкого азота.
Система хранения образцов и мониторинга данных:: Содержит контейнер для образцов и регистратор данных, контейнер для образцов помещается в криогенную тару, материал - контейнер из нержавеющей стали или гибкий органический мешок, чтобы избежать проникновения охлаждающей среды в образец, загрязненный контейнером; Контейнеры для образцов соединяются с регистратором данных по трубопроводу, который отображает и регистрирует температуру образца в режиме реального времени, поддерживая отслеживание экспериментальных данных или мониторинг инженерных работ.
Устройство использует жидкий азот в качестве хладагента, органический раствор (например, этанол, изобутанол, метанол и т. Д.) в качестве охлаждающей среды, через замкнутый циклический процесс « начальное охлаждение - термостатическая изоляция - циркуляционный контроль температуры» для достижения стабильной низкотемпературной среды в широкой температурной зоне (комнатная температура ~ 196°C), конкретные шаги заключаются в следующем:
Предварительная подготовка:: Образцы, требующие поддержания низких температур, помещаются в контейнер для образцов, открывается верхняя крышка криогенного контейнера, а контейнер для образцов помещается в корпус цилиндра; Затем открывается трубка для наполнения органической среды, закрывается труба для сброса, в цилиндр вводится раствор органического вещества при комнатной температуре, пока раствор не погружается в контейнер для проб и второй термометрический зонд, а уровень жидкости ниже первого термометрического зонда, закрывается трубка для наполнения и застегивается крышка. Альтернативные органические вещества включают нетоксичные спирты, такие как этанол (точка плавления - 115°C), изобутанол (точка плавления - 108°C), метанол (точка плавления - 97°C), изопропиловый спирт (точка плавления - 88°C), и контроль низких температур для различных целей может быть достигнут путем замены органических веществ с различными точками плавления.
Начальное охлаждение:: Включите сирену контроля температуры и резервуар с самонаддувом жидкого азота, сигнализатор через второй термометрический зонд индуцирует охлаждающую среду при комнатной температуре, а затем контролирует открытие электромагнитного клапана жидкого азота; Под действием давления жидкий азот вводится в криогенный контейнер через сильфон из нержавеющей стали, происходит тепловой обмен с раствором органического вещества, температура раствора постепенно снижается.
Термоизоляция:: Когда второй термометрический зонд контролирует температуру раствора ниже его температуры плавления от 1 до 1,5 °C, сигнализатор управления температурой немедленно контролирует закрытие электромагнитного клапана жидкого азота, а жидкий азот останавливает заправку; На этом этапе раствор органического вещества из - за непрерывного охлаждения в твердую фазу, в состояние постоянной температуры и изоляции, использование жидкой фазовой трансформации скрытой теплоты больших характеристик, может поддерживать криогенную среду в течение длительного времени.
Циклический контроль температуры:: Если второй термометрический зонд контролирует, что температура твердофазной среды поднимается выше ее температуры плавления от 1 до 1,5 ° C, сигнализатор снова открывает электромагнитный клапан жидкого азота, повторное впрыскивание жидкого азота и теплообмен с средой, когда температура падает ниже температуры плавления от 1 до 1,5 ° C, электромагнитный клапан снова закрывается, среда восстанавливает твердофазную изоляцию; Повторяя этот цикл, можно достичь долгосрочного стабильного низкотемпературного термостата.
криостатическая система охлаждения жидким азотом
Преимущества затрат очевидны:: Нет необходимости полагаться на холодильное оборудование, такое как дорогостоящие компрессоры, и низкая первоначальная стоимость ввода оборудования в эксплуатацию; В то же время, исключая потребление электроэнергии компрессорами, циркуляционными насосами и другими крупными компонентами, стоимость потребления энергии во время работы намного ниже, чем у компрессорного холодильного оборудования.
Высокая точность и стабильность температуры.:: по сравнению с обычным жидкостно - азотным холодильным оборудованием « трудно контролировать газификацию, медленный теплообмен, трудно постоянная температура» проблема, устройство через двойной термометрический зонд и электромагнитный клапан сцепления управления, в сочетании с характеристиками жидкого фазового перехода органического вещества, может обеспечить точную постоянную температуру в зоне ширины комнатной температуры ~ - 196°C; И амортизирующий эффект проволочной перегородки из нержавеющей стали, изоляционная конструкция прослойки контейнера, дальнейшее уменьшение колебаний температуры, повышение стабильности контроля температуры.
Безопасность и эксплуатационные преимущества:: мезоизоляционная конструкция криогенной тары позволяет избежать обморожения при контакте с людьми; Функция « сигнализации о переполнении» первого термометрического зонда может эффективно предотвратить риск утечки жидкого азота; Общая структура устройства проста, шаги работы ясны, не требуют сложных профессиональных навыков, чтобы начать работу, в то время как выбор материала контейнера образца может избежать загрязнения образца, регистратор данных облегчает мониторинг процесса.
Широкая сфера применения:: Небольшой размер может удовлетворить потребности небольших криогенных экспериментов в лаборатории, после расширения также может быть адаптирован к крупномасштабным инженерным операциям промышленного класса, может охватывать низкотемпературные сценарии во многих областях, таких как нефтехимия, электронные приборы, биоинженерия, медицина и здравоохранение, наука о жизни, легкая промышленность и пищевая промышленность.
Сцена научного эксперимента:: обеспечение источников термостата для нефтяной, материаловедческой, биологической, фармацевтической и пищевой промышленности; Для экспериментов в ваннах с постоянной температурой и криогенным перемешиванием стеклянных реакторов, а также для физических испытаний, химического анализа и других научных мероприятий, которые требуют стабилизации криогенной среды.
Сцена охлаждения промышленного оборудования:: низкотемпературное охлаждение нагревательных частей промышленных машин; Обеспечить криогенную среду для зеркал, молекулярных насосов, ионных насосов, диффузионных насосов и другого оборудования; Он также может использоваться для контроля температуры электрофорезов, вискозиметров, медицинских холодных шапок, охлаждающих одеял, источников питания / света электронных микроскопов, электродвигателей травильных устройств и других приборов.
Подводя итог, это « низкотемпературное устройство, охлаждаемое жидким азотом » благодаря низкой стоимости, высокой точности, высокой безопасности и универсальной применимости, имеет сильную практическую ценность и потенциал продвижения в области низкотемпературного охлаждения, может быть эффективным * « недорогой + высокой стабильной низкой температурой» пробел рыночного спроса, заменить часть дорогостоящего холодильного оборудования компрессора, обеспечить высокоэффективное решение для низкотемпературного спроса в области научных исследований и промышленности.
