液氮的温度可低至196°C,因此在液氮深冷箱中储存的物品有严苛的温度和环境条件。在如此低的温度下,深冷箱不仅需要具备高效的制冷能力,还具备完善的安全设计,特别是在防冻与漏气报警方面,保证操作人员和样品的安全。
防冻功能主要是为了防止操作人员在接触设备时发生冻伤,也避免设备内部因过低温度造成损坏或影响样品的保存质量。箱内温度低,若操作不当,可能导致:
1.冻伤危险:在使用过程中,设备外部表面或液氮接触部分可能会导致操作人员冻伤,尤其是在更换液氮或操作设备时,接触到液氮可能会造成严重的冻伤。
2.设备损坏:设备内部的低温环境,如果未得到有效防护,可能导致设备外部或液氮管道的结霜或结冰,影响设备的正常运行,甚至可能造成电路短路或系统故障。
3.样品污染:如果设备外部存在过度结冰,可能会影响样品存放环境,进而影响样品的质量和实验结果。
为了避免这些问题,液氮深冷箱通常采用防冻设计。这些设计不仅限于外部表面的材料和结构选择,还包括内部温控系统的精细调节,以确保设备内部和外部的温度适宜,避免冻伤和损坏。
防冻与漏气报警技术的工作原理:
1.防冻设计原理:
隔热层设计:通常采用多层隔热设计,通过优质的绝热材料减少热量的传导,防止外部温度与液氮接触部分发生结霜或结冰现象。
表面加热系统:在一些特殊设计中,会配备表面加热系统,通过加热元件调节设备表面的温度,防止水汽凝结在设备外表,造成结冰现象。加热系统通常会智能化调节,确保温度保持在安全范围内。
液氮加注系统:先进的液氮加注系统采用自动化控制,确保加注液氮量合理,避免过度注入或注入不足,保证设备内外温度适宜,避免因过多液氮蒸发而引起的冻伤问题。
2.漏气报警原理:
气体泄漏传感器:漏气报警系统采用高精度气体传感器,实时监测液氮蒸发后形成的氮气浓度变化。气体传感器能够在氮气浓度超过设定安全阈值时,立刻发出警报。
压力监测系统:系统通过监测液氮箱内压力的变化,判断是否存在泄漏现象。若设备压力异常下降,系统会自动报警,提醒操作人员检查设备是否发生漏气。
温度监测与报警:温度传感器可以监控箱内的温度变化,当出现温度异常时,系统也会及时报警,帮助发现可能的泄漏源。
常见的防冻与漏气报警技术方案:
1.温度与湿度双重监测:结合温度和湿度监测技术,双重报警系统能够有效识别设备外部和内部的异常温湿度变化,从而判断是否存在冻结或漏气现象。
2.无线远程监控系统:配备无线监控系统,能够通过互联网远程监控设备状态。一旦发生漏气或温度过低等异常,操作人员可以及时收到报警信号,并做出相应处理。
3.紧急自动关闭装置:一些深冷箱配备了紧急关闭装置,当检测到泄漏或温控异常时,系统会自动启动紧急关闭功能,停止液氮供应,防止事故扩大。
液氮深冷箱作为低温存储设备,其防冻与漏气报警系统的设计和应用至关重要。防冻设计保证了操作人员的安全,避免因设备结霜或冻伤造成的伤害;漏气报警系统则通过实时监测气体浓度和压力变化,保障了设备的正常运行,避免因泄漏导致的安全隐患。