Pequeña máquina de nitrógeno líquido en miniatura

La pequeña máquina de nitrógeno líquido en miniatura es un equipo de baja temperatura especialmente utilizado para la producción de nitrógeno líquido en el sitio y a pequeña escala, que es ampliamente utilizado en laboratorios universitarios, instituciones de investigación científica, bancos de muestras biológicas, clínicas médicas, pequeños talleres de procesamiento de alimentos e investigación y desarrollo electrónicos.

　　Pequeña máquina de nitrógeno líquido en miniaturaEs un equipo de baja temperatura especialmente utilizado para la producción in situ y a pequeña escala de nitrógeno líquido, que es ampliamente utilizado en laboratorios universitarios, instituciones de investigación científica, bancos de muestras biológicas, clínicas médicas, pequeños talleres de procesamiento de alimentos y escenarios de investigación y desarrollo electrónico. En comparación con las grandes unidades industriales de separación de aire, las pequeñas máquinas de nitrógeno líquido tienen las ventajas de una estructura compacta, una operación simple, un consumo moderado de energía y bajos costos de mantenimiento, especialmente adecuadas para usuarios con poca demanda de nitrógeno líquido pero requisitos de suministro estable y alta pureza.

I. principios básicos de funcionamiento

　　Pequeña máquina de nitrógeno líquido en miniaturaEs esencialmente un sistema de separación y licuefacción de aire en miniatura, cuyo funcionamiento se basa en los principios físicos básicos de la rectificación a baja temperatura y la licuefacción de gas. Todo el proceso se puede dividir en los siguientes cinco pasos principales:

Succión y compresión de aire: el aire ambiente entra en el equipo a través de la entrada de aire, presurizado a 5 - 8 bar por un compresor de aire incorporado sin aceite o micro - aceite. La compresión sin aceite puede evitar el sistema de seguimiento de la contaminación por vapor de aceite, que es crucial para el nitrógeno líquido de alta pureza.

Tratamiento de purificación de aire: el aire comprimido pasa sucesivamente por filtros multinivel (incluidos separadores de agua, filtros de precisión, absorbedores de carbón activado) y torres de secado de Tamiz molecular para eliminar impurezas como agua, dióxido de carbono, niebla de aceite y polvo. Este paso es la clave para evitar el bloqueo del hielo en la Sección de baja temperatura.

Preconfriamiento e intercambio de calor: el aire de alta presión purificado entra en el interchanger principal (generalmente de ala de placa o alrededor del tubo), realiza un intercambio de calor de contracorriente con nitrógeno de baja temperatura que regresa, y la temperatura cae gradualmente a casi - 190 grados celsius.

Separación y licuefacción a baja temperatura: el aire profundamente enfriado entra en la torre de rectificación (o Caja fría), utilizando la diferencia entre el punto de ebullición de nitrógeno (punto de ebullición - 195,8 ° c) y el punto de ebullición de oxígeno (punto de ebullición - 183 ° c) para lograr una separación eficiente en la torre. El Gas Rico en nitrógeno se enriquece en la parte superior de la torre y se enfría y licua aún más a través de una válvula de aceleración o un expansor.

Recogida y almacenamiento de nitrógeno líquido: el nitrógeno líquido generado fluye hacia contenedores de Dewar incorporados o externos (generalmente de 50 a 200 litros de capacidad), de los que los usuarios pueden acceder directamente. El nitrógeno no licuado se descarga después de participar en el intercambio de calor como gas de retorno para lograr la recuperación de energía.

Todo el proceso generalmente se basa en un ciclo linde mejorado o un ciclo Claude con expansores de turbina, y algunos modelos también integran el control de conversión de frecuencia para adaptarse a diferentes necesidades de carga.

II. componentes básicos

Sistema de compresión de aire: la mayoría de ellos utilizan compresores de pistón o tornillo silenciosos y sin aceite para garantizar que el gas esté limpio y el ruido sea bajo.

Unidad de purificación: incluye un Tamiz molecular de doble torre (regeneración alternativa) y un grupo de filtros de alta eficiencia para garantizar la calidad del aire que entra en la Caja fría.

Caja fría (coldbox): componentes básicos de baja temperatura, como intercambiadores de calor integrados, torres de rectificación y válvulas de aceleración, que se aislan al vacío o se llenan con arena perlada.

Sistema de control: basado en PLC o procesador integrado, con arranque y parada automáticos, alarma de averías, monitoreo de nivel, comunicación remota (como Wi - fi / 4g) y otras funciones.

Sistema de almacenamiento de líquidos: pequeño tanque de aislamiento térmico al vacío incorporado o interfaz de botella de Dewar estándar para facilitar el acceso flexible de los usuarios.

Dispositivos de protección de seguridad: incluye válvulas de Liberación de presión, monitoreo de concentración de oxígeno, protección contra sobrecalentamiento, protección contra fugas eléctricas, etc., para garantizar la seguridad del funcionamiento.

III. características técnicas e indicadores de rendimiento

Rango de capacidad: la producción diaria típica es de 10 - 100 litros de nitrógeno líquido, y algunos modelos de alto rendimiento pueden alcanzar los 150 litros por día.

Pureza del nitrógeno: generalmente ≥ 99995% (es decir, 4,5n), que satisface la mayoría de los usos científicos y médicos; Algunos modelos pueden alcanzar el 99999% (5n).

Nivel de consumo de energía: * El consumo de energía unitario del modelo es de aproximadamente 0,7 - 1,2 kWh / l, que es significativamente mejor que el de los productos tempranos.

Área ocupada: ¿ el tamaño de toda la máquina está en su mayoría entre 0,5 y 1,5 m? Se puede colocar en la esquina del laboratorio o junto al Gabinete de ventilación.

Control del ruido: el ruido de funcionamiento es generalmente inferior a 60 DB (a), adecuado para uso Interior.

Alto grado de automatización: admite operaciones continuas no tripuladas, y algunos equipos tienen la función de "arranque con un solo clic".

IV. escenarios de aplicación típicos

Investigación en Ciencias de la vida: se utiliza para congelar y preservar líneas celulares, células madre, secciones de tejido, muestras de ADN / arn, etc., para evitar la pérdida de muestras preciosas debido a la interrupción del suministro de nitrógeno líquido.

Medicina y reproducción asistida: en centros de fiv, bancos de esperma y crioterapia dermatológica, las pequeñas máquinas de nitrógeno líquido proporcionan fuentes estables y limpias de nitrógeno líquido.

Experimentos de enseñanza universitaria: los experimentos de demostración de baja temperatura (como las pruebas de Superconductividad y fragilidad) en física, química, materiales y otros cursos pueden obtener nitrógeno líquido en el lugar y mejorar la seguridad y conveniencia de la enseñanza.

Procesamiento a pequeña escala de alimentos: como congelación rápida de helados hechos a mano, molienda a baja temperatura de especias, conservación de mariscos en pequeños lotes, etc., sin depender de la distribución externa.

Investigación y desarrollo electrónico y óptico: para el enfriamiento de detectores infrarrojos, control de temperatura de láseres, pruebas de semiconductores y otras ocasiones que requieren entornos temporales de baja temperatura.

Aplicaciones en el campo o en zonas remotas: en zonas sin redes de suministro de nitrógeno líquido (como estaciones de investigación científica de meseta, clínicas insulares), las pequeñas máquinas de nitrógeno líquido se convierten en equipos de apoyo clave.