Dispositivo de refrigeração de nitrogênio líquido Sistema de controle de termostato

Dispositivo de refrigeração de nitrogênio líquido Sistema de controle de termostatoO objetivo principal é resolver os pontos de dor da indústria de alto custo de refrigeração de compressores existentes e dificuldades de controle de termostato de refrigeração de nitrogênio líquido comum, que podem ser adaptados simultaneamente às necessidades de baixa temperatura de laboratório pequenas e cenários de operações de engenharia em grande escala.

Composição do núcleo do produto e detalhes do projeto

1. Sistema de abastecimento de refrigeranteO núcleo é um tanque de nitrogênio líquido auto-reforçado, servindo como fonte de armazenamento e abastecimento de nitrogênio líquido, conectado a uma abertura de drenagem de recipiente de baixa temperatura através de um tubo de nitrogênio líquido. Entre eles, os tubos de nitrogênio líquido escolhem tubos ondulados de aço inoxidável e a parede externa envolve uma camada isolante; O tubo também tem uma válvula eletromagnética de baixa temperatura específica para o nitrogênio líquido, que envolve a mesma camada isolante do corpo da válvula, que pode impedir eficazmente a gasificação prematura do nitrogênio líquido durante a transferência devido à absorção de calor, garantindo a eficiência de refrigeração.

2. Sistema de recipientes de baixa temperaturaComposto de cilindro e tampa removível, ambos usam uma estrutura de mesclagem (mesclagem em forma de vácuo ou preenchimento de pérola expandida), este design pode reduzir a transferência de frio dentro do recipiente para o exterior, reduzir a perda de calor e evitar acidentes de congelamento quando os membros do pessoal entram em contato com a parede externa do recipiente. O recipiente também está equipado com um tubo de alimentação de meios orgânicos (para a injeção de meios de resfriamento) e um tubo de emissão de meios orgânicos (para a eliminação de meios descartados ou substituídos), e uma divisória de rede de fio de aço inoxidável perto da entrada do tubo de nitrogênio líquido, que pode amortecer o impacto do fluxo líquido durante a injeção de nitrogênio líquido, tornando a troca de calor de meios quentes e frios mais suave e uniforme, reduzindo o gradiente de temperatura dentro do recipiente e melhorando ainda mais a eficiência da troca de calor.

3. Sistema de controle de temperaturaCom o alarme de controle de temperatura como núcleo, com duas sondas de medição de temperatura de resistência de platina (a primeira sonda de medição de temperatura e a segunda sonda de medição de temperatura), todas as sondas estão localizadas dentro de um recipiente de baixa temperatura e a segunda sonda de medição de temperatura é mais baixa do que a primeira sonda de medição de temperatura. Entre eles, a primeira sonda de medição de temperatura é fixada em 0,8 ~ 1,2 cm abaixo da tampa superior, principalmente para monitorar o limite superior da superfície líquida do meio de resfriamento Se a sobrecarga de nitrogênio líquido levar à imersão do meio na sonda (a temperatura cairá rapidamente para 77K), o alarme fechará imediatamente a válvula elétrica de nitrogênio líquido para evitar o derramamento de nitrogênio líquido e acionará o alarme de segurança; A segunda sonda de medição de temperatura é usada para monitorar a temperatura do meio de resfriamento em tempo real e é um componente chave para o controle de termostato, controlando a interrupção da válvula eletromagnética através de seus dados de monitoramento e ajustando a quantidade de injeção de nitrogênio líquido.

4. Sistema de armazenamento de amostras e monitoramento de dadosContém um recipiente de amostra e um gravador de dados, o recipiente de amostra é colocado dentro de um recipiente de baixa temperatura, o material é um recipiente de aço inoxidável ou um saco orgânico flexível, para evitar a infiltração do meio de resfriamento no recipiente para poluir a amostra; Os recipientes de amostras são conectados a um gravador de dados através de uma tubulação, que mostra e registra a temperatura da amostra em tempo real para apoiar o rastreamento de dados experimentais ou o monitoramento de operações de engenharia.

Principios básicos de funcionamento (métodos de implementação)

1. Preparação antecipadaA amostra será necessária para manter a temperatura baixa no recipiente da amostra, abra a tampa superior do recipiente de temperatura baixa e coloque o recipiente da amostra no cilindro; Em seguida, abra o tubo de adição de meios orgânicos, feche o tubo de emissão e injete a solução orgânica a temperatura normal no cilindro até que a solução mergulhe no recipiente de amostra e na segunda sonda de termometria, e a superfície do líquido seja inferior à primeira sonda de termometria, feche o tubo de adição e prenda a tampa superior. Os materiais orgânicos opcionais incluem etanol (ponto de fusão - 115 ℃), isobutanol (ponto de fusão - 108 ℃), metanol (ponto de fusão - 97 ℃), isopropanol (ponto de fusão - 88 ℃) e outros tipos de álcool não tóxico, através da substituição de materiais orgânicos de diferentes pontos de fusão, pode ser alcançado o controle de diferentes metas de baixa temperatura.

2. Refrigeração inicial: abrir separadamente o alarme de controle de temperatura e o tanque de nitrogênio líquido de autocompressão, o alarme é detectado pela segunda sonda de medição da temperatura para o meio de resfriamento à temperatura normal, então a válvula eletromagnética de nitrogênio líquido de controle é aberta; O nitrogênio líquido, sob a pressão, é injetado em recipientes de baixa temperatura através de tubos ondulados de aço inoxidável, troca de calor com a solução de matéria orgânica e a temperatura da solução diminui gradualmente.

3. Isolamento térmicoQuando a segunda sonda de medição de temperatura monitora a temperatura da solução abaixo do seu ponto de fusão de 1 ~ 1,5 ° C, o alarme de controle de temperatura controla imediatamente a válvula elétrica de nitrogênio líquido fechada e o nitrogênio líquido para de recargar; Neste momento, a solução de matéria orgânica transforma-se em fase sólida devido ao resfriamento contínuo, entra no estado de isolamento térmico estático, e utiliza as propriedades da fase sólida líquida para tornar-se calorosa e manter o ambiente de baixa temperatura a longo prazo.

4. Temperatura circularSe a segunda sonda de medição de temperatura monitorar a temperatura do meio de fase sólida subir acima do seu ponto de fusão de 1 ~ 1,5 ℃, o alarme abrirá novamente a válvula elétrica de nitrogênio líquido, o nitrogênio líquido reinjectado e troca de calor com o meio, enquanto a temperatura cai abaixo do ponto de fusão de 1 ~ 1,5 ℃, a válvula elétrica será fechada novamente e o meio restaurará o estado de isolamento de fase sólida; A repetição deste ciclo permite um controle estável de baixa temperatura a longo prazo.

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6. Dispositivo de refrigeração de nitrogênio líquido Sistema de controle de termostato
   

Vantagens tecnológicas (em comparação com a tecnologia existente)

1. Vantagem de custo significativaNão é necessário depender de equipamentos de refrigeração, como compressores caros, o custo inicial do equipamento é baixo; Ao mesmo tempo, o consumo de energia de grandes componentes como compressores e bombas de circulação é reduzido e o custo de energia durante a operação é muito menor do que o equipamento de refrigeração do compressor.

2. Alta precisão e estabilidadeEm comparação com o problema do equipamento de refrigeração de nitrogênio líquido comum "difícil de controlar a quantidade de gasificação, troca de calor lenta e temperatura constante difícil", o dispositivo é controlado por meio de uma sonda de medição de temperatura dupla e uma válvula eletromagnética, combinando as características da mudança de fase sólida de matéria orgânica e líquida, para alcançar a temperatura constante precisa da zona de temperatura ampla de temperatura ambiente ~ -196 ℃; E o papel de amortecedor da divisória de rede de fio de aço inoxidável, o design de isolamento térmico da membrana do recipiente, reduz ainda mais a flutuação da temperatura e melhora a estabilidade do controle da temperatura.

3. Segurança e operabilidadeO design de isolamento térmico intermediário do recipiente de baixa temperatura evita o contacto de pessoas com congelamento; A função de "alarme de derramamento" da primeira sonda de temperatura protege eficazmente o risco de vazamento de nitrogênio líquido; A estrutura geral do dispositivo é simples, as etapas operacionais são claras e não requerem habilidades profissionais complexas para começar, enquanto a seleção de materiais do recipiente de amostra evita a poluição da amostra e o gravador de dados facilita o monitoramento do processo.

4. Ampla gama de aplicaçõesQuando o volume é pequeno, ele pode atender às necessidades de pequenos experimentos de baixa temperatura do laboratório e, após a expansão, também pode se adaptar a grandes operações de engenharia de nível industrial, que podem cobrir cenários de baixa temperatura em vários campos como petroquímica, instrumentos eletrônicos, bioengenharia, saúde médica, ciências da vida e alimentos da indústria leve.

4 – Cenários típicos de aplicação

1. Cenário de Experimento CientíficoFornecer fontes de campo de experimentos termostáticos para as indústrias do petróleo, materiais, biologia, medicina e alimentos; Usado em experimentos de banho de reação de agitação a baixa temperatura do reator de vidro, bem como em testes de propriedades, análise química e outras atividades científicas que exigem estabilizar o ambiente a baixa temperatura.

2. Cena de resfriamento de equipamentos industriaisRefrigeração a baixa temperatura das partes de aquecimento de máquinas industriais; Fornecer ambientes de baixa temperatura para eletroscópios, bombas moleculares, bombas de íons, bombas de difusão e outros equipamentos; Também pode ser usado para o controle de temperatura de instrumentos como eletrofóresos, viscómetros, chapéus frios médicos, cobertores de refrigeração, fontes de energia / luz de microscópio eletrônico, motores de dispositivos de gravação.