Первая холодильная техника появилась во второй половине девятнадцатого века, а позднее стал использоваться и низкотемпературный холод.
В настоящее время криогенное оборудование применяют для производства и транспортировки сжиженных газов в металлургической, химической, машиностроительной, нефтеперерабатывающей промышленности, а также в медицине, электротехнике, космонавтике, прочих областях.
Криогенные температуры находятся ниже -153°C. Условная граница 120К разделяет глубокий и умеренный холод, соответственно криогенную и холодильную технику. Для создания и поддержания стабильной сверхнизкой минусовой среды при перекачке, хранении, перемещении жидкого кислорода, азота, аргона, гелия, водорода, ПГ необходимы специализированные устройства и системы.
К криогенному оборудованию предъявляются следующие основные требования:
- создание и поддержание сверхнизких температур;
- точность и стабильность температурного режима с минимальными колебаниями;
- безопасность использования, обеспеченная регулярным контролем параметров и приспособлениями аварийного отключения,
- высокая степень герметизации для предотвращения возможных протечек опасных сред, для надежной сохранности содержимого;
- эффективность и экономичность в целях сбережения электроэнергии для минимизации потребления ресурсов.
Для разделения воздуха на составляющие его сжимают при помощи компрессоров. Затем газовая смесь проходит через теплообменники и детандер, происходит сжижение и последующее разделение на азот, кислород, гелий, прочие компоненты. Переход из сжиженного состояния в газообразное реализуется при помощи испарителей. Криопродукты хранят и транспортируют при помощи специальных резервуаров. Для их перемещения используют трубопроводные линии, с теплоизоляцией, оснащённые специальной арматурой.
Виды криогенного оборудования
- газификатор холодный (ГХК) предназначен для переведения газа из жидкого в газообразное состояние и стабильной непрерывной его подачи потребителю под давлением; служит усовершенствованной альтернативой газовым баллонам; востребован для обеспечения производственных процессов на предприятиях;
- транспортная цистерна (ЦТК) обеспечивает минимальные потери криогенной жидкости (например, азот, аргон, СПГ) при хранении и транспортировке за счёт усиленной изоляции оболочки; вертикальные ЦТК размещают на ограниченных по площади производственных площадках, а горизонтальное исполнение подходит для перемещения сжиженных газов;
- танк-контейнер отличается от ЦТК размещением криорезервуара в раме, которая облегчает проведение погрузки/разгрузки и служит дополнительной защитой от внешних воздействий;
- крионасосы позволяют получать сверхвысокий вакуум, предназначены для низкотемпературных сред;
- продукционные и жидкостные испарители нужны для обратного преобразования жидкости в газ, эксплуатируются совместно с криогенными ёмкостями; наиболее экономичными считаются атмосферные;
- турбодетандеры представляет собой динамические машины, предназначенные для выработки холода за счёт адиабатического расширения газа;
- трубопроводы отвечают за перемещение сжиженных газов между составляющими криосистемы; для минимизации теплопотерь, обеспечения безопасности решающую роль играют материалы труб и термоизоляция;
- трубопроводная арматура (вентили, клапаны, затворы, т.д.) предохранительного, запорно-регулирующего, обратного типа с электрическим или пневматическим приводом допускает дистанционное управление системой, гарантирует герметичность, снижает риски при эксплуатации;
- криокомпрессоры и циркуляционные системы создают распределение, циркуляцию, сжатие и подачу под давлением рабочих сред;
- газификационные установки нужны для хранения низкотемпературных жидкостей, их газификации и передачи на линию потребления или для закачки в баллоны;
- прочее.
Криоустановки нужны для создания сверхнизких температур и вакуума, а также для их сохранения на протяжении длительного промежутка времени. Для исполнения функционального предназначения важное значение при изготовлении приобретает конструкция и выбранные материалы. Поэтому криоёмкости, например, изготавливают двухстенными с теплоизолирующим вакуумом между стенками. Внутренний резервуар делают из нержавеющей стали, устойчивой к воздействию агрессивных веществ, а внешнюю оболочку изготавливают из алюминия или других хладостойких сплавов. Также применяют порошково-вакуумную, многокомпонентную экранно-вакуумную теплоизоляцию. Давление регулируют при помощи испарителей, за безопасность отвечает запорно-предохранительная арматура, а также аварийная сигнализация.
Применение криогенного оборудования в научных исследованиях
Достижение очень низких температур позволяет разрабатывать новые технологии для изучения разных материалов, процессов, открывает широкое поле деятельности для поисков, открытий в различных направлениях науки. Такие исследования пригождаются для развития физики, химии, астрономии, медицины, биологии, микроэлектроники, т.д.
Рассмотрим, где применяют криогенное оснащение на конкретных примерах:
- изучение явления сверхпроводимости, когда при температурах, близких к абсолютному нулю некоторые материалы проводят электрический ток без потерь; сверхпроводники открывают новые возможности при разработке разных технологий, позволяют создавать мощные магниты, ускорители частиц; сверхпроводящие квантовые системы служат базой для изготовления кубитов, основных элементов квантовых компьютеров;
- рассмотрение под разным углом уникальных магнитных, электрических, оптических свойств различных материалов, сжиженных газов, а также супержидкостей, которые открывают новые возможности их использования, например, в медицине, энергетике;
- разработка сверхпроводящих магнитов помогает совершенствовать магнитно-резонансную томографию, обеспечивает создание сверхмощного магнитного поля при низком энергопотреблении;
- развитие нанотехнологий при поддержании криогенного режима в микромасштабе;
- исследования в астрономии, физике элементарных частиц, помогающие в изучении космоса, его практическом применении, расширяет представления человечества о Вселенной.
Для проведения научных изысканий в области сверхнизких температур востребованы следующие типы криогенного оборудования:
- холодильные и морозильные установки, рефрижераторы для охлаждения образцов до экстремально низких температурных показателей, стремящихся к абсолютному нулю;
- газовые, газожидкостные сепараторы, которые отделяют газ от жидкости и разделяют газообразные смеси;
- криостаты минимизируют тепловые потери, обеспечивают создание стабильной среды вокруг установок;
- жидкие гелиевые системы, используемые в качестве холодильного средства.
Влияние криогенного оборудования на экологию
В чём состоит потенциальный вред криогенных технологий:
- охлаждение до сверхнизких температур требует больших затрат энергоресурсов, а также способствует увеличению выбросов диоксида углерода в атмосферу, что может влиять на изменения климата на планете;
- глубокий отвод тепла сопровождается большими водными затратами; кроме того, если водная отработка попадает в окружающую среду, то это может навредить природной экосистеме;
- в случае утечки опасных рабочих сред возникает опасность для живых организмов, поэтому требуется обязательное соблюдение протоколов безопасности.
Для снижения влияния этих вредоносных факторов необходимо и дальше совершенствовать низкотемпературные технологии и их оснащение.
ООО «РусГазКрио», официальный представитель Hangzhou Oxygen Plant Group, предлагает купить криогенное оборудование для претворения в жизнь конкретных технических задач. В каталоге компании представлены различные криогенные решения по ценам производителя:
- ожижители, турбодетандеры для водорода, гелия;
- воздухоразделительные установки;
- кислородно-распределительные пункты;
- ёмкости, резервуары;
- трубопроводы, арматура;
- атмосферные испарители,
- насосы;
- прочее.
Наша компания не только реализует надёжное оборудование, прошедшее многоэтапный заводской контроль качества и безопасности, но и и осуществит проектирование, монтаж, гарантийное и постгарантийное обслуживание. Оформить заказ с доставкой можно после подачи заявки на расчёт проекта. Наши сотрудники после обращения проконсультируют по комплектации, характеристикам, срокам поставки, а также стоимости выбранной позиции.
