Professional liquid nitrogen container customization service
液氮恒溫系統(tǒng)是一種利用液氮(-196℃)作為冷源,通過(guò)精確控制實(shí)現(xiàn)-196℃至室溫區(qū)間穩(wěn)定溫場(chǎng)的裝置。系統(tǒng)核心目標(biāo):
溫度穩(wěn)定性:±0.1℃~±1.0℃(依精度需求定制)
均勻性:工作區(qū)溫差≤±2℃
快速降溫:從室溫至-150℃ ≤ 30分鐘
安全可靠:防泄漏、防過(guò)冷、防真空失效
組件 | 功能描述 | 關(guān)鍵技術(shù)要求 |
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液氮儲(chǔ)供單元 | 存儲(chǔ)液氮并穩(wěn)定輸送至恒溫腔,通常采用 DPL系列焊接絕熱氣瓶(如DPL450-232-2.88) | 日蒸發(fā)率≤1.5%,工作壓力2.88MPa(VP級(jí)),配備自增壓系統(tǒng) |
熱交換與恒溫腔 | 液氮?dú)饣鼰?,通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)(如金屬導(dǎo)熱塊/液?。﹤鬟f冷量 | 高導(dǎo)熱材料(無(wú)氧銅/鋁合金)+真空絕熱層,熱效率≥90% |
溫度控制系統(tǒng) | PID算法調(diào)節(jié)液氮流量與加熱功率,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡 | 多級(jí)控制:電磁閥+電加熱器,響應(yīng)時(shí)間≤0.5秒 |
安全監(jiān)控系統(tǒng) | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力、液位、氧濃度、真空度,觸發(fā)自動(dòng)保護(hù) | 冗余傳感器+緊急排氣閥,符合ISO 21014安全標(biāo)準(zhǔn) |
多層真空絕熱:
內(nèi)膽/外殼:奧氏體不銹鋼(SUS304/316L)
絕熱層:30~50層鋁箔+玻纖紙,真空度≤10?3 Pa
日蒸發(fā)率:≤0.8%容積/天(確保長(zhǎng)期恒溫經(jīng)濟(jì)性)
控制模式 | 適用場(chǎng)景 | 精度范圍 |
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Bang-Bang控制 | 快速降溫階段 | ±2℃ |
PID+前饋補(bǔ)償 | 恒溫維持階段 | ±0.1℃ |
自適應(yīng)模糊PID | 變溫過(guò)程(如程序降溫) | ±0.5℃ |
直接冷卻:液氮噴淋(降溫快,適合大負(fù)載)
間接冷卻:液氮→冷媒→腔體(溫度均勻性高)
推薦冷媒:乙醇(-70℃以上)/ 硅油(-100℃以上)
三重防護(hù)機(jī)制:
壓力安全:雙安全閥(機(jī)械+電磁) + 爆破片
缺氧防護(hù):氧濃度傳感器(報(bào)警閾值18%)
真空監(jiān)控:真空計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè),失效時(shí)啟動(dòng)備用制冷
參數(shù) | 指標(biāo) |
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溫度范圍 | -196℃ ~ +50℃ |
恒溫穩(wěn)定性 | ±0.2℃(@-150℃) |
大降溫速率 | 10℃/min(室溫→-100℃) |
腔體尺寸 | Φ600mm × H800mm |
液氮消耗量 | 15~20L/h(@-150℃恒溫) |
電源要求 | 380V AC,功率≤5kW |
科研領(lǐng)域
超導(dǎo)材料性能測(cè)試(77K)
生物樣本低溫保存(-150℃深冷)
工業(yè)制造
精密零件冷裝配(-120℃~-80℃)
鋰電池低溫測(cè)試
醫(yī)療技術(shù)
冷凍消融手術(shù)臺(tái)
醫(yī)療探針低溫標(biāo)定
節(jié)能設(shè)計(jì):液氮?dú)饣淞?00%利用,比機(jī)械制冷節(jié)能40%
模塊化擴(kuò)展:支持多溫區(qū)并聯(lián)控制(如-196℃/+25℃雙腔體)
智能物聯(lián):支持RS485/Modbus協(xié)議遠(yuǎn)程監(jiān)控,數(shù)據(jù)云端存儲(chǔ)
需求分析 → 2. 熱負(fù)荷計(jì)算 → 3. 定制化設(shè)計(jì) → 4. 安全驗(yàn)證(FMEA分析) → 5. 交付與培訓(xùn)
設(shè)計(jì)案例:某航天材料實(shí)驗(yàn)室需求
目標(biāo):-180℃±0.5℃恒溫,腔體Φ500mm
方案:
液氮源:DPL450-150-2.88氣瓶 ×2(冗余備份)
控制:Cascade PID(主控液氮流量+輔控電加熱)
結(jié)果:連續(xù)運(yùn)行72小時(shí),溫度波動(dòng)≤±0.3℃
液氮恒溫系統(tǒng)的核心在于絕熱效率與動(dòng)態(tài)控溫能力的平衡。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)、智能算法及多重安全防護(hù),可滿足從基礎(chǔ)研究到高端制造的嚴(yán)苛溫控需求。設(shè)計(jì)時(shí)需優(yōu)先匹配用戶的實(shí)際熱負(fù)載與工藝曲線,確保系統(tǒng)全生命周期的高效性與可靠性。