Système de contrôle thermostatique de l'unité cryogénique refroidie à l'azote liquide, l'objectif principal est de résoudre le coût élevé de l'équipement cryogénique de refroidissement par compresseur existant, les difficultés de contrôle thermostatique de l'équipement de refroidissement à l'azote liquide commun de l'industrie, qui peuvent s'adapter simultanément aux besoins de petite température du laboratoire et aux scénarios d'exploitation d'ingénierie à grande échelle.
Système de contrôle thermostatique pour unité cryogénique refroidie à l'azote liquideL'objectif principal est de résoudre les problèmes de l'industrie liés au coût élevé des équipements cryogéniques de réfrigération par compresseur existants et aux difficultés de contrôle constant de la température des équipements de réfrigération à l'azote liquide ordinaire, qui peuvent être adaptés simultanément aux besoins des laboratoires à basse température et aux scénarios d'ingénierie à grande échelle.
L'unité permet une réfrigération efficace et un contrôle précis de la température grâce à une conception modulaire, avec des fonctions claires et synergiques des différents composants de base, qui sont constitués comme suit:
Système d'alimentation en réfrigérant: le noyau est un réservoir d'azote liquide auto - suralimenté, qui sert de source de stockage et d'alimentation d'azote liquide, relié à l'orifice d'évacuation du récipient cryogénique par un tuyau d'azote liquide. Parmi eux, le tuyau d'azote liquide a choisi le soufflet en acier inoxydable, la paroi extérieure enveloppant l'isolation thermique; La tuyauterie est également équipée d'une électrovanne cryogénique spéciale pour l'azote liquide, la vanne enveloppe également l'isolant thermique à l'extérieur du corps, ce qui peut empêcher efficacement la gazéification prématurée de l'azote liquide pendant le transport en raison de l'absorption de chaleur et garantir l'efficacité du refroidissement.
Systèmes de conteneurs à basse température: composé d'un barillet et d'un couvercle supérieur amovible, les deux utilisent une structure sandwich (l'intercalaire est sous vide ou rempli de perlite expansée), cette conception peut à la fois réduire le transfert de froid à l'intérieur du conteneur vers l'extérieur, réduire la perte de chaleur et éviter les blessures par congélation lorsque les membres du personnel entrent en contact avec la paroi extérieure du conteneur. Le récipient est également équipé d'un tuyau de remplissage de milieu organique (pour l'injection de milieu de refroidissement) et d'un tuyau d'évacuation de milieu organique (pour l'évacuation du milieu abandonné ou remplacé), et à proximité de l'embouchure du tuyau d'azote liquide, une cloison en treillis métallique en acier inoxydable peut amortir L'impact du flux de liquide lors de l'injection d'azote liquide, rendre l'échange de chaleur du milieu chaud et froid plus doux et uniforme, réduire le gradient de température à l'intérieur du récipient et améliorer encore l'efficacité de l
Système de contrôle de la température: avec l'alarme de contrôle de température en tant que noyau, deux sondes thermométriques à résistance de platine (première sonde thermométrique et deuxième sonde thermométrique), les sondes sont toutes deux à l'intérieur du récipient cryogénique, et la deuxième sonde thermométrique est inférieure à la première sonde thermométrique. Parmi eux, la première sonde thermométrique est fixée sous le couvercle supérieur à 0,8 ~ 1,2 cm, principalement utilisée pour surveiller la limite supérieure du niveau liquide du milieu de refroidissement si le remplissage d'azote liquide est excessif, ce qui entraîne l'immersion du milieu dans la sonde (la température descendra rapidement à 77k), l'alarme fermera immédiatement l'électrovanne d'azote liquide, empêchera le déversement d'azote liquide et déclenchera une alarme de sécurité; La deuxième sonde thermométrique est alors utilisée pour surveiller la température du milieu de refroidissement en temps réel et est un composant clé pour réaliser le contrôle thermostatique, en contrôlant l'ouverture de l'électrovanne par ses données de surveillance, la régulation de la quantité d'azote liquide injecté.
Système de stockage des échantillons et de surveillance des données: contient le récipient d'échantillon et l'enregistreur de données, le récipient d'échantillon est placé à l'intérieur du récipient cryogénique, le matériau est un récipient en acier inoxydable ou un sac organique flexible, peut éviter l'infiltration de fluide de refroidissement dans le récipient pour contaminer l'échantillon; Les conteneurs d'échantillons sont reliés par une ligne à un enregistreur de données qui affiche et enregistre la température de l'échantillon en temps réel, ce qui permet la traçabilité des données expérimentales ou la surveillance des travaux d'ingénierie.
L'unité utilise l'azote liquide comme agent réfrigérant, la solution de matière organique (par exemple, l'éthanol, l'Isobutanol, le méthanol, etc.) comme milieu de refroidissement, par le processus en boucle fermée de « réfrigération initiale - isolation thermostatique - contrôle cyclique de la température», pour atteindre un environnement cryogénique stable dans une large zone de température (température ambiante ~ - 196 ° c), les étapes spécifiques sont les suivantes:
Préparation préalable: chargez l'échantillon qui doit être maintenu à basse température dans le récipient d'échantillon, ouvrez le couvercle supérieur du récipient à basse température, placez le récipient d'échantillon dans la cartouche; On ouvre ensuite le tube de remplissage du milieu organique, on ferme le tube d'évacuation, on injecte la solution organique à température normale dans la cartouche jusqu'à ce que la solution immerge le récipient échantillon avec la deuxième sonde thermométrique et que le niveau du liquide soit inférieur à celui de la première sonde thermométrique, on ferme le tube de remplissage et on ferme le couvercle supérieur. Les substances organiques sélectionnables comprennent l'éthanol (point de fusion - 115 ℃), l'Isobutanol (point de fusion - 108 ℃), le méthanol (point de fusion - 97 ℃), l'isopropanol (point de fusion - 88 ℃) et d'autres alcools non toxiques, en remplaçant les substances organiques à différents points de fusion, le contrôle de différentes températures basses cibles peut être atteint.
Réfrigération initiale: alarme de contrôle de température et réservoir d'azote liquide auto - boosté, respectivement, l'alarme via la deuxième sonde thermométrique détecte que le milieu de refroidissement est la température normale, puis commande l'ouverture de l'électrovanne d'azote liquide; L'azote liquide, sous l'effet de la pression, est injecté dans le récipient cryogénique à travers un soufflet en acier inoxydable, il y a un échange de chaleur avec la solution de matière organique et la température de la solution diminue progressivement.
Isolation thermique constante: lorsque la deuxième sonde thermométrique surveille la température de la solution en dessous de son point de fusion de 1 ~ 1,5 ℃, l'alarme de contrôle de la température contrôle immédiatement la fermeture de l'électrovanne d'azote liquide, l'azote liquide arrête le remplissage; À ce stade, la solution de matière organique est transformée en phase solide en raison du refroidissement continu, dans un état d'isolation thermique constante, en utilisant la grande caractéristique de la chaleur latente du changement de phase liquide - solide, peut maintenir l'environnement à basse température à long terme.
Contrôle cyclique de la température: si la deuxième sonde thermométrique surveille la température du milieu de phase solide pour remonter au - dessus de son point de fusion de 1 ~ 1,5 ℃, l'alarme ouvrira à nouveau l'électrovanne d'azote liquide, l'azote liquide réinjecté et l'échange de chaleur avec le milieu, la température à descendre en dessous du point de fusion de 1 ~ 1,5 ℃, l'électrovanne se ferme à nouveau et le milieu reprend l'état d'isolation de la phase solide; Répétez ce cycle pour obtenir un contrôle thermostatique à basse température stable à long terme.
Système de contrôle thermostatique pour unité cryogénique refroidie à l'azote liquide
Avantage de coût significatif: il n'est pas nécessaire de compter sur des équipements de réfrigération tels que des compresseurs coûteux, le coût initial de l'équipement est faible; Dans le même temps, la consommation d'électricité des grands composants tels que le compresseur, la pompe de circulation et d'autres est supprimée, le coût de la consommation d'énergie pendant le fonctionnement est beaucoup plus faible que celui de l'équipement frigorifique du compresseur.
Haute précision et stabilité du contrôle de la température: par rapport au problème de l'équipement de réfrigération à l'azote liquide ordinaire "la quantité de gazéification est difficile à contrôler, l'échange de chaleur est lent et difficile à maintenir à température constante", le dispositif est contrôlé par la liaison de la sonde thermométrique double avec l'électrovanne, combinée avec les caractéristiques du changement de phase Solide Liquide de la matière organique, peut atteindre la température ambiante ~ - 196 ℃ large zone de température de la température constante précise; Et le rôle tampon de la cloison en treillis métallique en acier inoxydable, la conception isolante de l'intercalaire de conteneur, réduit encore les fluctuations de température et améliore la stabilité du contrôle de la température.
Excellente sécurité et fonctionnalité: la conception isolante Sandwich du récipient cryogénique peut éviter l'exposition du personnel aux engelures; La fonction "alarme de débordement" de la première sonde thermométrique permet d'éviter efficacement les risques de fuite d'azote liquide; La structure globale de l'unité est simple, les étapes de fonctionnement sont claires, aucune compétence professionnelle complexe n'est requise pour monter dans la main, tandis que le choix du matériau du récipient d'échantillon peut éviter la contamination de l'échantillon, l'enregistreur de données facilite la surveillance du processus.
Large gamme d'application: la petite taille peut répondre aux besoins de laboratoire de petites expériences cryogéniques, après l'expansion peut également s'adapter aux grandes opérations d'ingénierie de qualité industrielle, peut couvrir les scénarios de basse température dans de nombreux domaines tels que la pétrochimie, l'instrumentation électronique, la bio - ingénierie, la médecine et la santé, les sciences de la vie, l'industrie légère et les aliments.
Scène d'expérimentation scientifique: fournir une source de champ expérimental thermostatique pour l'industrie pétrolière, des matériaux, biologique, pharmaceutique et alimentaire; Il est utilisé pour les expériences de bain réactionnel agité à basse température et à température constante dans un réacteur en verre, ainsi que pour les tests de substance, les analyses chimiques et d'autres activités de recherche scientifique nécessitant un environnement stable à basse température.
Scène de refroidissement d'équipement industriel: refroidissement cryogénique de la partie génératrice de chaleur du dispositif mécanique industriel; Fournir un environnement à basse température pour les équipements tels que les miroirs électriques, les Pompes moléculaires, les pompes ioniques, les pompes à diffusion; Il peut également être utilisé pour le contrôle de la température des instruments tels que les électrophorèses, les viscosimètres, les calottes froides médicales, les couvertures de refroidissement, les sources d'alimentation / de lumière pour microscope électronique, les moteurs de dispositifs de gravure, etc.
En raison de son faible coût, de sa haute précision, de sa haute sécurité et de sa large applicabilité, cette « unité cryogénique refroidie à l'azote liquide» a une forte valeur pratique et un potentiel de promotion dans le domaine de la réfrigération cryogénique, qui peut être efficace * « faible coût + haute température stable» vide de la Demande du marché, remplaçant une partie de l'équipement de réfrigération à compresseur à prix élevé pour fournir des solutions efficaces aux besoins cryogéniques dans les domaines de la recherche scientifique et de l'industrie.
