氮封水箱的工作原理與應(yīng)用

氮封水箱又稱低溫儲液罐，是一種液氮冷媒存儲設(shè)備。該設(shè)備由儲液罐、電子溫度計(jì)、液位控制器、電源等部分組成，采用氮?dú)饷芊饧夹g(shù)，能夠在零下40℃到零下196℃之間的溫度范圍內(nèi)對液體進(jìn)行存儲。

目前，市場上的氮封水箱主要分為兩種類型，一種是外置式氮?dú)鈨Υ嬖O(shè)備，另一種是內(nèi)置式氮?dú)鈨Υ嬖O(shè)備。外置式氮封水箱的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、攜帶方便；但其缺點(diǎn)是造價(jià)高，一般適用于科研或小型實(shí)驗(yàn)室使用。內(nèi)置式氮?dú)鈨Υ嬖O(shè)備則相反，它的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、使用方便，但其缺點(diǎn)是體積大、重量重、攜帶不方便。

下面我們來了解一下氮封水箱的工作原理與應(yīng)用：

一、氮?dú)獬渥⒎绞?

二、氮?dú)獬渥⒌奈：?

三、氮封水箱的結(jié)構(gòu)

四、氮封水箱的使用注意事項(xiàng)

氮?dú)獬渥⒎绞街饕譃槭謩映渥⒑妥詣映渥煞N，這兩種充注方式各有特點(diǎn)，需要根據(jù)不同的使用環(huán)境和具體情況選擇。

（1）手動充注：這種方法是將氮?dú)馄恐械牡獨(dú)馔ㄟ^人工手動注入水箱中，這種方法比較方便，操作簡單，但只能在室內(nèi)使用，且不能保證注入的氮?dú)馐欠襁_(dá)到規(guī)定的壓力，并且如果使用不慎，可能會造成液氮滲漏。

（2）自動充注：這種方法是將氮?dú)馔ㄟ^真空泵抽取出來，再通過減壓閥、壓力表等設(shè)備將氮?dú)饧訅旱揭?guī)定的壓力，然后注入水箱中。這種方法可以避免氮?dú)鉂B漏和液氮滲漏問題。

（3）自動充注：這種方法是將氮?dú)馔ㄟ^充氮裝置自動充入水箱中，然后自動加壓到規(guī)定的壓力再注入水箱中。這種方法比較方便，且能夠保證注入的氮?dú)馔耆_(dá)到規(guī)定的壓力。但這種方法也存在一定的弊端，例如會出現(xiàn)由于管路和閥門出現(xiàn)泄漏問題導(dǎo)致無法注入的情況。

（4）雙模式充注：這種方法是將氮?dú)馔ㄟ^雙模式充注裝置注入到水箱中。這種方式能夠保證在兩種模式之間進(jìn)行切換。

（1）氮?dú)馐且环N惰性氣體，具有極高的比電阻，不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，所以在氮?dú)庵谐淙胍欢康囊簯B(tài)氮時(shí)，一般不會產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。但是，如果在氮?dú)庵谐淙氲囊簯B(tài)氮量過多，則會造成低溫腐蝕的情況。低溫腐蝕是指在一定溫度和壓力下，對金屬或合金材料所產(chǎn)生的一種化學(xué)侵蝕作用。它能使金屬表面發(fā)生氧化反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)。

一般情況下，液態(tài)氮在低溫下仍是一種液體。但是，如果液態(tài)氮在空氣中的含量達(dá)到一定程度時(shí)，則會形成一種無色無味、無腐蝕性的固體氧化物，使金屬表面生成一層氧化膜，從而使金屬表面變得粗糙。這種現(xiàn)象在冬季更加明顯。

（2）氮封水箱中充入氮?dú)鈺r(shí)，由于氮?dú)獾谋葻岜容^大，所以會增加環(huán)境溫度和周圍空氣溫度，這將會對實(shí)驗(yàn)室中的物品造成一定影響。另外，液氮在低溫環(huán)境下不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但如果液氮量過多時(shí)，就會使周圍空氣中的氮?dú)夂吭黾?，從而降低了周圍空氣溫度。此外，還會導(dǎo)致氮?dú)獍l(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)夂脱踉拥绕渌镔|(zhì)。

氮封水箱由液位控制、液位指示、液位計(jì)、溫度計(jì)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)和氮?dú)饪刂乒竦炔糠纸M成，其工作原理如下：

1)液位控制器：該控制器通過電磁線圈對液位傳感器進(jìn)行控制，將采集到的液位信號傳遞給液位指示單元，對液位計(jì)進(jìn)行控制。同時(shí)，該控制器還能夠?qū)⒉杉降囊何恍盘杺鬟f給電子溫度計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對氮封水箱內(nèi)液體溫度的監(jiān)控。

2)電子溫度計(jì)的作用是用來監(jiān)控氮?dú)鈮嚎s機(jī)的工作狀態(tài)。電子溫度計(jì)可以對儲液罐內(nèi)液體的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在出現(xiàn)異常時(shí)向控制室發(fā)出報(bào)警信號。

3)氮?dú)鈮嚎s機(jī)是氮封水箱內(nèi)液體制冷的關(guān)鍵部件之一，其作用是將從儲液罐中抽取出的氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，使氮?dú)鈮毫ι吆笤偻ㄟ^管路輸送至儲液罐中。

①在使用氮封水箱時(shí)，應(yīng)保持在4℃到15℃之間的溫度環(huán)境中。若在較低溫度下使用，則需要配置防凍措施。

②氮封水箱應(yīng)放置在通風(fēng)良好、干燥、安全的環(huán)境中，避免陽光直射和雨淋。

③氮封水箱應(yīng)放置于**的場所中，避免與其他易燃易爆物品混放和撞擊。

④氮封水箱中的液氮應(yīng)在8小時(shí)內(nèi)用完，以免造成結(jié)冰影響使用效果。

⑤氮封水箱中的液氮不能長期放置于水中，否則會引起儲液罐內(nèi)的液氮結(jié)冰，影響使用效果。

⑥氮封水箱需要定期對其進(jìn)行清理和維護(hù)，尤其是當(dāng)儲液罐的表面出現(xiàn)裂縫或腐蝕等現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行更換和維護(hù)。

⑦氮封水箱內(nèi)的液氮不能超過最大容積的80%。若液氮超過最大容積的80%，會出現(xiàn)危險(xiǎn)。

⑧在使用氮封水箱時(shí)，需定期對其進(jìn)行排氣和排污操作。在未打開箱蓋之前，應(yīng)將空氣排出箱外；在打開箱蓋后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉箱門；在無人操作時(shí)，應(yīng)將箱門完全關(guān)閉。

⑨在使用過程中若發(fā)現(xiàn)氮?dú)鈮毫^低時(shí)，可通過手動調(diào)節(jié)氮?dú)忾y門來調(diào)節(jié)；若發(fā)現(xiàn)氮?dú)鈮毫^高時(shí)，可通過手動調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門來調(diào)節(jié)。

⑩氮封水箱應(yīng)配備安全閥和壓力表等安全設(shè)施。

（1）氮封水箱工作環(huán)境溫度-40℃~-196℃，超過此范圍的環(huán)境溫度，可能導(dǎo)致液氮罐液位控制器中的溫度傳感器無法正常工作。

（3）氮封水箱工作環(huán)境溫度-40℃~-196℃，當(dāng)環(huán)境溫度低于-40℃時(shí)，必須給液氮罐加防凍液，以保證儲液罐中的液氮不會結(jié)冰。

（5）當(dāng)儲液罐為內(nèi)置式時(shí)，使用過程中需定期檢查液位控制器中的液位傳感器是否正常工作。若有異?，F(xiàn)象時(shí)，需立即對其進(jìn)行維修。