액체 질소 냉각 저온 장치 항온 제어 시스템

액체 질소 냉각 저온 장치 항온 제어 시스템, 핵심 목표는 기존 압축기 냉각 저온 설비의 원가가 높고 일반 액체 질소 냉각 설비의 항온 제어가 어려운 업계 문제점을 해결하는 것이며, 실험실의 소형 저온 수요와 비교적 큰 규모의 공정 작업 장면에 동시에 적합할 수 있다.

1. 제품 핵심 구성과 디자인 디테일

1. 냉각제 공급 시스템: 핵심은 자체 증압 액체 질소 탱크이며, 액체 질소 저장 및 공급원으로서 액체 질소 파이프를 통해 저온 용기 배액구와 연결된다.그 중 액체 질소 파이프는 스테인리스강 파문관을 선택하여 외벽이 단열층을 감싸고 있다;파이프에는 또한 액체 질소 전용 저온 솔레노이드 밸브가 설치되어 있으며, 밸브 밖도 마찬가지로 단열층을 감싸고 있어 액체 질소가 전송 과정에서 흡열로 인해 너무 일찍 기화되는 것을 효과적으로 방지하고 냉각 효율을 보장할 수 있다.

2. 저온 용기 시스템: 통체와 탈부착 가능한 덮개로 구성되어 있으며, 양자는 모두 메자닌 구조 (메자닌은 진공 상태이거나 팽창 진주암을 채운다) 를 사용하는데, 이러한 설계는 용기 내의 냉량이 외부로 전달되는 것을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 열 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 사람이 용기 외벽에 접촉할 때 동상 사고가 발생하는 것을 피할 수 있다.용기에는 유기물 매체 주입관 (냉각 매체 주입용) 과 유기물 매체 배출관 (폐기되거나 교체된 매체 배출용) 이 설치되어 있으며, 액체 질소 파이프 입구에 가까운 곳에 스테인리스 와이어 격판이 설치되어 있어 액체 질소 주입 시 액류 충격을 완충하여 냉열 매체의 열 교환을 더욱 완만하고 균일하게 하며, 용기 내 온도 경도를 줄이고 열 교환 효율을 한층 높일 수 있다.

3. 온도 제어 시스템: 온도 제어 경보기를 핵심으로 하고, 두 개의 백금 저항 온도 측정 프로브 (제1 온도 측정 프로브와 2 온도 측정 프로브) 를 장착하고, 프로브는 모두 저온 용기 안에 있으며, 2 온도 측정 프로브의 높이는 1 온도 측정 프로브보다 낮다.그 중 첫 번째 온도 측정 프로브는 상단 덮개 아래 0.8~1.2cm에 고정되어 있으며, 주로 냉각 매체의 액면 상한선을 모니터링하는 데 사용되며, 액체 질소 주입 과량으로 인해 매체가 이 프로브를 침몰시킬 경우 (온도는 77K로 빠르게 떨어질 수 있음), 경보기는 즉시 액체 질소 솔레노이드를 닫아 액체 질소 넘침을 방지하고 안전 경보를 터치한다;두 번째 온도 측정 프로브는 냉각 매체의 온도를 실시간으로 모니터링하는 데 사용되며, 항온 제어를 실현하는 핵심 부품으로, 그 모니터링 데이터를 통해 솔라 밸브의 연결을 제어하고 액체 질소 주입량을 조절한다.

4. 샘플 저장 및 데이터 모니터링 시스템: 샘플 용기 및 데이터 기록기가 포함되어 있으며, 샘플 용기는 저온 용기에 배치되어 있으며, 재질은 스테인리스 용기 또는 플렉시블 유기 주머니로 냉각 매체가 용기에 스며들어 샘플을 오염시키는 것을 피할 수 있습니다.샘플 용기는 파이프라인을 통해 데이터 기록기와 연결되며, 기록기는 실시간으로 샘플 온도를 표시하고 기록할 수 있으며, 실험 데이터 추적 또는 공정 작업 모니터링을 지원한다.

2. 핵심 작업 원리(실현 방법)

1. 사전 준비: 저온을 유지해야 하는 샘플을 샘플 용기에 넣고 저온 용기 상단 뚜껑을 열고 샘플 용기를 통체에 넣는다;그 후 유기물 매체 주입관을 열고 배출관을 닫으며 통 체내에 상온 유기물 용액을 주입하여 용액이 샘플 용기와 제2온도측정 프로브에 잠길 때까지 액면이 제1온도측정 프로브보다 낮고 주입관을 닫고 덮개를 닫는다.선택가능한 유기물에는 에탄올(용해점-115℃), 이소부탄올(용해점-108℃), 메탄올(용해점-97℃), 이소부탄올(용해점-88℃) 등 무독성알코올류가 포함되는데 부동한 용해점의 유기물을 교체함으로써 부동한 목표의 저온을 통제할수 있다.

2. 초기 냉각: 온도 제어 경보기와 자체 증압 액체 질소 탱크를 각각 켜고, 경보기는 제2 온도 측정 프로브를 통해 냉각 매체를 상온으로 감지하고, 즉시 액체 질소 전자기 밸브의 켜기를 제어한다;액질소는 압력작용하에 스테인리스강파문관을 거쳐 저온용기에 주입되여 유기물용액과 열교환이 발생하여 용액의 온도가 점차 낮아진다.

3. 항온 보온: 제2온도측정프로브가 용액의 온도가 그 용해점보다 1~1.5 ℃ 낮음을 감지했을 때 온도제어경보기는 즉시 액질소전자밸브가 페쇄되고 액질소가 주입을 중지한다.이때 유기물 용액은 지속적인 냉방으로 인해 고상으로 변하여 항온 보온 상태에 진입하며, 액고상변의 잠열이 큰 특성을 이용하여 장기간 저온 환경을 유지할 수 있다.

4. 순환 온도 조절: 만약 제2온도측정프로브가 고상매체의 온도가 그 용해점보다 1~1.5 ℃ 높게 상승하는것을 감지하면 경보기는 다시 액질소전자기밸브를 열고 액질소를 다시 주입하고 매체와 열교환하며 온도가 용해점 이하 1~1.5 ℃ 로 내려가면 전자기밸브가 다시 닫히고 매체가 고상보온상태를 회복한다.이 순환을 반복하면 장기적으로 안정적인 저온 항온 제어를 실현할 수 있다.

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6. 액체 질소 냉각 저온 장치 항온 제어 시스템
   

3. 기술적 우위(기존 기술과 비교)

1. 상당한 비용 이점: 가격이 비싼 압축기 등 냉동설비에 의존할 필요가 없으며 설비의 초기 투입원가가 낮다;이와 동시에 압축기, 순환펌프 등 대형부품의 전력소모를 절약하고 운행과정에서의 에너지소모원가가 압축기 랭동설비보다 훨씬 낮다.

2. 온도 조절 정밀도와 안정성이 높다: 일반 액체 질소 냉각 설비의"기화량 제어가 어렵고, 열 교환이 느리고, 온도를 유지하기 어려운"문제에 비해, 이 장치는 이중 온도 측정 프로브와 전자기 밸브의 연동 제어를 통해 유기물 액체 고체 상변의 특성을 결합하여 실온~-196 ℃ 광온 지역의 정확한 온도를 실현할 수 있다;또한 스테인리스강 실크스크린 칸막이의 완충 작용, 용기 겹층의 단열 설계는 온도 파동을 한층 더 줄이고 온도 제어 안정성을 향상시켰다.

3. 우수한 보안 및 운영: 저온 용기의 메자닌 단열 설계는 사람이 동상에 노출되는 것을 피할 수 있다;첫 번째 온도 측정 프로브의"넘침 경보"기능은 액체 질소 누출 위험을 효과적으로 방지할 수 있다;장치의 전체 구조가 간단하고 조작 절차가 명확하며 복잡한 전문 기술 없이 착수할 수 있으며 동시에 샘플 용기의 재질 선택은 샘플 오염을 피할 수 있으며 데이터 기록기는 과정 모니터링에 편리하다.

4. 적용 범위가 넓다: 부피가 작을 때 실험실의 소형 저온 실험 수요를 만족시킬 수 있고, 확장 후에도 공업급의 대형 공정 작업에 적합할 수 있으며, 석유화학공업, 전자계기, 생물공학, 의약위생, 생명과학, 경공업식품 등 여러 분야의 저온 장면을 커버할 수 있다.

4. 전형적인 적용 장면

1. 과학 연구 실험 장면: 석유, 재료, 생물, 의약, 식품 업계에 항온 실험장을 제공한다;유리반응부 항온 저온 교반 반응욕 실험 및 물성 테스트, 화학 분석 등 저온 환경을 안정시켜야 하는 과학 연구 활동에 사용된다.

2. 산업 장비 냉각 시나리오: 공업기계장치의 발열부분을 저온냉각한다.선글라스, 분자펌프, 이온펌프, 확산펌프 등 설비에 저온 환경을 제공한다.전기 수영기, 점도계, 의료용 냉모, 냉각 담요, 전자 현미경 전원/광원, 식각 장치 모터 등의 기기의 온도 제어에도 사용할 수 있다.