Sistema de control de temperatura constante del dispositivo de baja temperatura refrigerado por nitrógeno líquido

Sistema de control de temperatura constante del dispositivo de baja temperatura refrigerado por nitrógeno líquidoEl objetivo central es resolver los puntos dolorosos de la industria de alto costo de los equipos de refrigeración a baja temperatura de los compresores existentes y la dificultad de controlar la temperatura constante de los equipos de refrigeración de nitrógeno líquido ordinarios, y puede adaptarse simultáneamente a las necesidades de baja temperatura de los laboratorios pequeños y los escenarios de operación de Ingeniería a gran escala.

I. composición central del producto y detalles del diseño

1. Sistema de suministro de refrigerante: el núcleo es un tanque de nitrógeno líquido autopropulsado, que sirve como fuente de almacenamiento y suministro de nitrógeno líquido y se conecta con la salida de descarga del recipiente de baja temperatura a través de tuberías de nitrógeno líquido. Entre ellos, la tubería de nitrógeno líquido adopta un fuelle de acero inoxidable, y la pared exterior está envuelta en una capa de aislamiento térmico; La tubería también está equipada con una válvula electromagnética de baja temperatura especial para nitrógeno líquido, que también envuelve una capa de aislamiento térmico en el cuerpo de la válvula, lo que puede evitar eficazmente que el nitrógeno líquido se gasifique prematuramente debido a la absorción de calor durante el proceso de transmisión y garantizar la eficiencia de refrigeración.

2. Sistema de contenedores de baja temperatura: compuesto por un cilindro y una tapa superior desmontable, ambos adoptan una estructura intercalada (la intercalación es en forma de vacío o llena de Perlita expandida), que no sólo reduce la transmisión de frío dentro del contenedor al mundo exterior, reduce la pérdida de calor, sino que también evita congelación cuando las extremidades del personal entran en contacto con la pared exterior del contenedor. El contenedor también está equipado con un tubo de llenado de medio orgánico (para inyectar medio de enfriamiento) y un tubo de descarga de medio orgánico (para descargar medio abandonado o reemplazado), y hay un tabique de malla de alambre de acero inoxidable cerca de la boca del tubo de nitrógeno líquido, que puede amortiguar el impacto del flujo líquido durante la inyección de nitrógeno líquido, haciendo que el intercambio de calor del medio frío y caliente sea más suave y uniforme, reduciendo el gradiente de temperatura en el contenedor y mejorando aún más la eficiencia del intercambio de calor.

3. Sistema de control de temperatura: con la alarma de control de temperatura como núcleo, se apoyan dos sondas de medición de temperatura de resistencia al platino (la primera sonda de medición de temperatura y la segunda sonda de medición de temperatura), ambas ubicadas en contenedores de baja temperatura, y la altura de la segunda sonda de medición de temperatura es inferior a la primera sonda de medición de temperatura. Entre ellos, la primera sonda de medición de temperatura se fija entre 0,8 y 1,2 cm por debajo de la cubierta superior, que se utiliza principalmente para monitorear el límite superior de la superficie del medio de enfriamiento si el exceso de llenado de nitrógeno líquido causa la inmersión del medio (la temperatura bajará rápidamente a 77k), la alarma apagará inmediatamente la válvula electromagnética de nitrógeno líquido para evitar el desbordamiento de nitrógeno líquido y tocará la alarma de seguridad; La segunda sonda de medición de temperatura se utiliza para monitorear la temperatura del medio de enfriamiento en tiempo real y es un componente clave para lograr el control de temperatura constante, a través de sus datos de monitoreo para controlar el encendido y apagado de la válvula electromagnética y ajustar la inyección de nitrógeno líquido.

4. Sistema de almacenamiento de muestras y monitoreo de datos: incluye recipiente de muestra y grabadora de datos, el recipiente de muestra se coloca en un recipiente de baja temperatura, el material es un recipiente de acero inoxidable o una bolsa orgánica flexible, lo que puede evitar que el medio de enfriamiento penetre en el recipiente para contaminar la muestra; El contenedor de muestras está conectado a una grabadora de datos a través de una tubería, que puede mostrar y registrar la temperatura de la muestra en tiempo real, proporcionando soporte para la trazabilidad de datos experimentales o el monitoreo de Operaciones de ingeniería.

II. principios básicos de funcionamiento (métodos de implementación)

1. Preparación previa: cargar las muestras que deben mantenerse a baja temperatura en el recipiente de muestra, abrir la tapa superior del recipiente de baja temperatura y poner el recipiente de muestra en el cilindro; Posteriormente, abra el tubo de llenado de medio orgánico, cierre el tubo de descarga e inyecte una solución de materia orgánica a temperatura ambiente en el cilindro hasta que la solución inunde el recipiente de muestra y la segunda sonda de medición de temperatura, y el nivel del líquido sea inferior a la primera sonda de medición de temperatura, cierre el tubo de llenado y cierre la tapa superior. Los compuestos orgánicos opcionales incluyen alcohol alcohólico no tóxico como etanol (punto de fusión - 115 ° c), alcohol butírico (punto de fusión - 108 ° c), metanol (punto de fusión - 97 ° c) y alcohol propanol (punto de fusión - 88 ° c). al reemplazar los compuestos orgánicos con diferentes puntos de fusión, se puede lograr un control de baja temperatura de diferentes objetivos.

2. Refrigeración inicial: abra la alarma de control de temperatura y el tanque de nitrógeno líquido autoproducido, respectivamente. la alarma induce que el medio de enfriamiento es a temperatura ambiente a través de la segunda sonda de medición de temperatura, y luego controla la apertura de la válvula electromagnética de nitrógeno líquido; Bajo presión, el nitrógeno líquido se inyecta en un recipiente a baja temperatura a través de un tubo corrugado de acero inoxidable, se intercambia calor con una solución orgánica y la temperatura de la solución disminuye gradualmente.

3. Aislamiento térmico a temperatura constante: cuando la segunda sonda de medición de temperatura monitorea que la temperatura de la solución está por debajo de su punto de fusión de 1 a 1,5 grados celsius, la alarma de control de temperatura controla inmediatamente el cierre de la válvula electromagnética de nitrógeno líquido y el nitrógeno líquido deja de llenarse; En este momento, la solución orgánica se convierte en fase sólida debido al enfriamiento continuo y entra en un Estado de aislamiento térmico a temperatura constante, aprovechando las características del gran calor latente de cambio de fase líquido - sólido, puede mantener un ambiente de baja temperatura durante mucho tiempo.

4. Control de temperatura del ciclo: si la segunda sonda de medición de temperatura monitorea que la temperatura del medio sólido aumenta a 1 a 1,5 grados Celsius por encima de su punto de fusión, la alarma volverá a abrir la válvula electromagnética de nitrógeno líquido, el nitrógeno líquido se reinyecte e intercambie calor con el medio, y cuando la temperatura baje a 1 a 1,5 grados Celsius por debajo del punto de fusión, la válvula electromagnética se cerrará de nuevo y el medio volverá al Estado de aislamiento sólido; Repitiendo este ciclo, se puede lograr un control estable a largo plazo de baja temperatura y temperatura constante.

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6. Sistema de control de temperatura constante del dispositivo de baja temperatura refrigerado por nitrógeno líquido
   

III. ventajas tecnológicas (en comparación con la tecnología existente)

1. Ventajas de costo significativas: no es necesario depender de equipos de refrigeración como compresores caros, y el costo inicial de inversión del equipo es bajo; Al mismo tiempo, se ahorra el consumo de electricidad de grandes componentes como compresores y bombas de circulación, y el costo del consumo de energía durante el funcionamiento es mucho menor que el de los equipos de refrigeración de compresores.

2. Alta precisión y estabilidad del control de temperatura: en comparación con el problema de los equipos de refrigeración ordinarios de nitrógeno líquido "la cantidad de gasificación es difícil de controlar, el intercambio de calor es lento y la temperatura es difícil de mantener", el dispositivo puede lograr una temperatura constante precisa en una amplia zona de temperatura de ~ - 196 ℃ a temperatura ambiente a través del control de vinculación entre la sonda de doble medición de temperatura y la válvula electromagnética, combinada con las características de la transición de fase líquido - sólido de la materia orgánica; Además, la acción de amortiguación del tabique de malla de alambre de acero inoxidable y el diseño de aislamiento térmico del entrepiso del contenedor reducen aún más las fluctuaciones de temperatura y mejoran la estabilidad del control de temperatura.

3. Excelente seguridad y operatividad: el diseño de aislamiento térmico entrepiso del recipiente de baja temperatura puede evitar el contacto del personal con la congelación; La función de "alarma de desbordamiento" de la primera sonda de medición de temperatura puede prevenir eficazmente el riesgo de fuga de nitrógeno líquido; La estructura general del dispositivo es simple, los pasos de operación son claros, no se necesitan habilidades profesionales complejas para comenzar, mientras que la selección de materiales del contenedor de muestras puede evitar la contaminación de las muestras, y la grabadora de datos es fácil de monitorear el proceso.

4. Amplio rango de aplicaciones: cuando el tamaño es pequeño, puede satisfacer las necesidades de pequeños experimentos de baja temperatura en el laboratorio, y después de la expansión, también puede adaptarse a grandes operaciones de ingeniería de grado industrial, que pueden cubrir escenarios de baja temperatura en petroquímica, instrumentación electrónica, bioingeniería, medicina y salud, Ciencias de la vida, alimentos industriales ligeros y otros campos.

IV. escenarios típicos aplicables

1. Escenarios experimentales de investigación científica: proporcionar una fuente de campo experimental a temperatura constante para las industrias de petróleo, materiales, biología, medicina y alimentos; Se utiliza en experimentos de baño de reacción de agitación a temperatura constante y baja temperatura en reactores de vidrio, así como en pruebas físicas, análisis químicos y otras actividades de investigación científica que requieren un entorno estable a baja temperatura.

2. Escenario de enfriamiento de equipos industriales: enfriamiento a baja temperatura de la parte caliente de la maquinaria industrial; Proporcionar un ambiente de baja temperatura para microscopía electrónica, bomba molecular, bomba de iones, bomba de difusión y otros equipos; También se puede utilizar para el control de la temperatura de los instrumentos como el electrocardiógrafo, el visómetro, el sombrero de frío médico, la manta de enfriamiento, la fuente de alimentación / fuente de luz del microscopio electrónico y el motor del dispositivo de grabado.