為了解決室溫至液氮溫區(qū)溫控系統(tǒng)中需要昂貴的低溫電動(dòng)閥門進(jìn)行液氮介質(zhì)流量調(diào)節(jié)的問(wèn)題，我們一起探討不同精度的液氮溫區(qū)內(nèi)的低溫溫度控制解決方案。本文以美國(guó)MVE液氮罐溫度控制器為例。
MVE氣相罐，讓氣相罐實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)液位監(jiān)控、溫度監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)備份云平臺(tái)儲(chǔ)存。
實(shí)時(shí)監(jiān)控氣相罐運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)警，確保樣本儲(chǔ)存安全，滿足全球?qū)I(yè)用戶需求，該方案安裝簡(jiǎn)單、使用便捷、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、運(yùn)行可靠，傳輸安全；
用戶只需注冊(cè)、登錄即可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、管理相關(guān)設(shè)備，以互聯(lián)網(wǎng)+為手段，解決氣相液氮罐設(shè)備管理的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。
可適用和滿足液氮溫區(qū)內(nèi)寬量程范圍內(nèi)不同要求的溫度控制，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況選擇使用。
其中控制流量和控制壓力的方案可適用的溫度控制范圍為0℃~-150℃，而輔助加熱器功能后控制壓力方案的可控溫度范圍為150℃~-150℃，這里的上限溫度主要受加熱器耐低溫特性決定。
解決方案的技術(shù)核心是通過(guò)采用電動(dòng)針閥和電氣比例閥在室溫環(huán)境下來(lái)快速調(diào)節(jié)外部氣源流量或壓力大小以實(shí)現(xiàn)低溫溫度的精準(zhǔn)控制，不再需要具備耐低溫性能的低溫閥門。
（1）直接浸泡式：
即試驗(yàn)件浸泡在液氮內(nèi)進(jìn)行降溫冷卻和相應(yīng)的溫度控制，但采用這種方式時(shí)試驗(yàn)件的冷卻溫度無(wú)法在較寬泛的低溫溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，只能在接近-196℃的溫度附近通過(guò)控制液氮?dú)鈮簛?lái)進(jìn)行小范圍的調(diào)節(jié)和控制。
另外，直接浸泡法往往未等試驗(yàn)件達(dá)到冷卻保溫時(shí)間，液氮已基本揮發(fā)。同時(shí)，這種操作方式較為簡(jiǎn)陋，對(duì)實(shí)際操作人員要求較高，稍有不慎將會(huì)有安全事故發(fā)生。
（2）液氮吹掃法：
即直接采用流量可控的液氮或液氮?dú)怏w進(jìn)行吹掃來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)件低溫溫度調(diào)節(jié)和控制。在采用吹掃法進(jìn)行低溫溫度控制時(shí)，液氮或液氮?dú)怏w的流量大小直接關(guān)系到試驗(yàn)件溫度的穩(wěn)定性和可靠性。
同時(shí)，低溫介質(zhì)的流量控制一直是行業(yè)的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，這要求低溫管路上的流量控制閥內(nèi)的各個(gè)元器件均需要很好的耐低溫特性，且價(jià)格十分昂貴。
有些簡(jiǎn)陋的低溫控制采用了低溫開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行通斷式控制，盡管降低了閥門成本，但這種開(kāi)關(guān)控制模式的控制精度極差。
另外，低溫介質(zhì)的出口與試驗(yàn)件或熱交換器內(nèi)的空氣直接接觸，空氣中的水蒸氣遇冷急劇結(jié)冰，隨著降溫時(shí)間增長(zhǎng)，低溫介質(zhì)的出口很容易被結(jié)冰堵塞。
核心控制器件在常溫狀態(tài)下便可實(shí)現(xiàn)超低溫控制的試驗(yàn)裝置。
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