液氮的溫度可低至196°C,因此在液氮深冷箱中儲存的物品有嚴苛的溫度和環境條件。在如此低的溫度下,深冷箱不僅需要具備高效的制冷能力,還具備完善的安全設計,特別是在防凍與漏氣報警方面,保證操作人員和樣品的安全。 防凍功能主要是為了防止操作人員在接觸設備時發生凍傷,也避免設備內部因過低溫度造成損壞或影響樣品的保存質量。箱內溫度低,若操作不當,可能導致:
1.凍傷危險:在使用過程中,設備外部表面或液氮接觸部分可能會導致操作人員凍傷,尤其是在更換液氮或操作設備時,接觸到液氮可能會造成嚴重的凍傷。
2.設備損壞:設備內部的低溫環境,如果未得到有效防護,可能導致設備外部或液氮管道的結霜或結冰,影響設備的正常運行,甚至可能造成電路短路或系統故障。
3.樣品污染:如果設備外部存在過度結冰,可能會影響樣品存放環境,進而影響樣品的質量和實驗結果。
為了避免這些問題,液氮深冷箱通常采用防凍設計。這些設計不僅限于外部表面的材料和結構選擇,還包括內部溫控系統的精細調節,以確保設備內部和外部的溫度適宜,避免凍傷和損壞。
防凍與漏氣報警技術的工作原理:
1.防凍設計原理:
隔熱層設計:通常采用多層隔熱設計,通過優質的絕熱材料減少熱量的傳導,防止外部溫度與液氮接觸部分發生結霜或結冰現象。
表面加熱系統:在一些特殊設計中,會配備表面加熱系統,通過加熱元件調節設備表面的溫度,防止水汽凝結在設備外表,造成結冰現象。加熱系統通常會智能化調節,確保溫度保持在安全范圍內。
液氮加注系統:先進的液氮加注系統采用自動化控制,確保加注液氮量合理,避免過度注入或注入不足,保證設備內外溫度適宜,避免因過多液氮蒸發而引起的凍傷問題。
2.漏氣報警原理:
氣體泄漏傳感器:漏氣報警系統采用高精度氣體傳感器,實時監測液氮蒸發后形成的氮氣濃度變化。氣體傳感器能夠在氮氣濃度超過設定安全閾值時,立刻發出警報。
壓力監測系統:系統通過監測液氮箱內壓力的變化,判斷是否存在泄漏現象。若設備壓力異常下降,系統會自動報警,提醒操作人員檢查設備是否發生漏氣。
溫度監測與報警:溫度傳感器可以監控箱內的溫度變化,當出現溫度異常時,系統也會及時報警,幫助發現可能的泄漏源。
常見的防凍與漏氣報警技術方案:
1.溫度與濕度雙重監測:結合溫度和濕度監測技術,雙重報警系統能夠有效識別設備外部和內部的異常溫濕度變化,從而判斷是否存在凍結或漏氣現象。
2.無線遠程監控系統:配備無線監控系統,能夠通過互聯網遠程監控設備狀態。一旦發生漏氣或溫度過低等異常,操作人員可以及時收到報警信號,并做出相應處理。
3.緊急自動關閉裝置:一些深冷箱配備了緊急關閉裝置,當檢測到泄漏或溫控異常時,系統會自動啟動緊急關閉功能,停止液氮供應,防止事故擴大。
液氮深冷箱作為低溫存儲設備,其防凍與漏氣報警系統的設計和應用至關重要。防凍設計保證了操作人員的安全,避免因設備結霜或凍傷造成的傷害;漏氣報警系統則通過實時監測氣體濃度和壓力變化,保障了設備的正常運行,避免因泄漏導致的安全隱患。