Что такое криогенные жидкости и как их получают
Криогенные жидкости представляют собой быстро охлажденные газы, чья температура кипения приближается к -100° или даже ниже. Для охлаждения этих газов требуется снижение температуры ниже окружающей среды. Несмотря на то, что каждый вид криогенных газов обладает уникальными свойствами и преобразуется в жидкое состояние при разных температурных условиях, все они имеют общее свойство: даже небольшие количества их жидкости способны расширяться до больших объемов газа, который при этом остается крайне холодным.
Классификация криогенных жидкостей
Независимо от индивидуальных особенностей криогенных жидкостей, практически все их можно определить в одну из трех основных групп классификации:
- Инертные газы: Эти газы не вступают в значительные химические реакции; Они не горят и не допускают возгорания. Некоторые из них — азот, гелий, неон, аргон и криптон.
- Горючие газы: газ, образующийся в результате этих криогенных жидкостей, может гореть на воздухе. Наиболее распространенными примерами являются водород, метан и сжиженный природный газ.
- Кислород. Многие материалы, считающиеся «негорючими», могут гореть в присутствии жидкого кислорода. Органические материалы могут взрывоопасно реагировать с жидким кислородом. По этой причине опасности и меры предосторожности, при обращением с жидким кислородом, должны рассматриваться отдельно.
Наиболее используемые криогенные жидкости
Криогенные жидкости широко применяются в крупных отраслях промышленности с различными потребностями; такие как медицина, производство инструментов, аэрокосмическая промышленность, ядерные исследования и лабораторные работы.
Жидкий азот
Одной из наиболее распространенных замораживающих жидкостей является азот в чистом виде, при температуре равной или ниже -196°. Его использование очень широко и разнообразно; Некоторые примеры включают его использование в авиационном секторе для создания очень легких и высокопрочных материалов или его использование в автомобильном секторе для сварки деталей, рам и других важных компонентов в автомобильной промышлености.
В сфере здравоохранения его используют для замораживания и транспортировки образцов крови и других биологических образцов без повреждения структуры тканей, а также для уничтожения больных тканей в дерматологии. Другие области применения варьируются от продуктов питания и высокой кухни (ресторанов) до металлургической и сварочной промышленности.
Жидкий гелий
Гелий — это легколетучий газ с самой низкой из известных температур кипения. Он широко используется в аэрокосмической и авиационной промышленности в качестве агента герметизации жидкостных систем на земле и в полете. Кроме того, он используется в автомобилестроении для тестирования критически важных автомобильных компонентов, а также при дайвинге вместе с кислородом, чтобы позволить дайверам совершать более глубокие погружения за счет снижения сопротивления дыхания на глубине.
Электронная промышленность также использует гелий для производства полупроводников и других компонентов, быстро охлаждая детали для улучшения их характеристик. В медицинской отрасли он используется для получения изображений высокого разрешения с помощью магнитно-резонансной томографии.
Другие популярные криогенные жидкости
Замораживающие жидкости, такие как жидкий кислород или жидкий диоксид углерода, также широко используются в промышленных, медицинских и пищевых отраслях. Жидкий CO2 можно использовать при выращивании комнатных культур для повышения урожайности, а жидкий кислород повышает производительность и эффективность промышленных процессов.
Вас может заинтересовать: Размеры резервуаров для азота: Основные отличия
Как хранить криогенные жидкости
Криогенные жидкости, которые хранятся, представляют собой газы, которые сжимаются и поддерживаются при чрезвычайно низких температурах. Декомпрессия газа приведет к его настолько быстрому расширению, что контейнер разорвется и, возможно, взорвется.
Именно по этой причине хранилище и сосуды для криогенных жидкостей должны быть изготавлены специально для этой цели и соответствовать самым высоким стандартам качества и безопасности.
Криогенные резервуары: виды хранения
Очень низкие температуры, используемые в этих жидкостях, приводят к повреждению и хрупкости большинства твердых веществ, поэтому прямой контакт с веществом исключается из таких материалов, как углеродистая сталь, все виды пластмасс или резины.
Сосуды под давлением для хранения этих жидкостей изготавливаются самых разных размеров, в зависимости от потребностей потребления. От лабораторных колб до сосудов Дьюара большой емкости и даже криогенных резервуаров.
Материалы криогенных резервуаров для хранения
Хотя криогенные контейнеры имеют различную форму и конструктивные характеристики в зависимости от содержащегося в них вещества, контейнеры для промышленного использования состоят из конструкции, разделенной на три основные части:
- Внутренний контейнер изготовлен из аустенитной нержавеющей стали/алюминия и подготовлен к выдержке очень низких температур.
- Внешний контейнер, обычно изготовленный из углеродистой стали.
- Слой изоляции между обоими контейнерами, обычно состоящий из комбинации высокого вакуума и изоляционного материала.
В дополнение к двум изолированным контейнерам контейнеры большей вместимости оснащены еще одним ключевым компонентом для их правильной работы: системой регулирования давления, разработанной таким образом, чтобы давление всегда было постоянным и соответствовало потребностям пользователя.
При проектировании и расчете резервуаров необходимо соблюдать очень строгие требования и протоколы безопасности, а международно признанные нормы проектирования (по странам) используются для обеспечения надлежащего производства с точностью до миллиметра.
Опасности при работе с криогенными жидкостями
Операции с криогенными жидкостями чрезвычайно деликатны; Любая незначительная ошибка может привести к серьезной аварии, например, пожару или взрыву. Именно поэтому, казалось бы, безобидные действия могут спровоцировать катастрофу.
Основные риски работы с криогенными жидкостями
Одним из самых больших рисков при работе с криогенными жидкостями является чрезвычайно высокая скорость их испарения; которая может вызвать взрыв и удушье в мгновение ока.
Пар, выделяемый этими газами, способен охлаждаться быстрее, чем сама жидкость, поэтому контакт с ним может вызвать обморожение бронхов и глаз.
Кроме того, прямой контакт с жидкостью может вызвать ожоги первой степени и травмы вследствие обморожения или переохлаждения, поэтому так важно использовать соответствующие средства индивидуальной защиты (в отношении глаз, рук и одежды) и всегда соблюдать меры безопасности, уделяя особое внимание глазам.
Инструкции, которым следует следовать при работе с криогенными жидкостями
С изотермическими контейнерами (Дьюары), используемыми для транспортировки и хранения криогенных жидкостей, необходимо обращаться с особым соблюдением установленных правил. Например, их плотное закрытие или закрывание приведет к высокой опасности взрыва из-за конденсации кислорода.
Работу с этим типом жидкостей необходимо проводить на открытых или, по крайней мере, достаточно проветриваемых местах, чтобы избежать недостатка кислорода и риска головокружения. При перемещении необходимо соблюдать особую осторожность, чего никогда не должно происходить в закрытых помещениях, и необходимо соблюдать строгие меры предостарожности, такие как использование воздушной передачи, промывание глаз и принятие душа поблизости или очистка всего от жира.
Продолжайте читать: Откройте для себя большую универсальность высоковакуумного оборудования.
Cryospain: надежные криогенные решения Вы ищете надежного технологического партнера, который предоставит вам самые инновационные и передовые решения в области криогенной инжинерии на рынке? Свяжитесь с нами, чтобы наши высококвалифицированные специалисты могли помочь вам в решении ваших новых задач и проектов.
