криогенные жидкости что это
Криогенные жидкости
В науке и технике часто используются некоторые свойства охлажденных жидкостей. Получают эти вещества, разделяя воздух на отдельные составляющие, которые потом замораживают при криогенных температурах.
Криогенные жидкости требуют соблюдения четких правил безопасности не только при производстве, но и транспортировке. Упаковочные материалы для криогенных веществ должны быть специфическими, поскольку речь идет о здоровье и жизни человека.
Производство рассматриваемых жидкостей
Атмосферный воздух состоит из смеси нескольких газов. Сюда можно отнести кислород, водород, кислород и много других химических элементов, представленных в значительно меньшем количестве. Так, воздух сжимают в специальной компрессорной установке, а после этого пропускают через теплообменники, расширяют в машине-детонаторе и охлаждают до криогенной температуры, превращая все в жидкость. Дальше разделить азот с кислородом не представляет особых трудностей, поскольку здесь пользуются различием температур кипения данных составляющих. Здесь необходимо применить 910К и 780К, что добиться нужного результата.
Хранение и транспортировка криогенных веществ
Чтобы избежать негативных последствий, необходимо правильно упаковывать, хранить и перевозить криогенные жидкости. В общем случае для этих целей используются сосуды, окруженные специальной полостью, из которой выкачан воздух. Уровень высокого вакуума поддерживают адсорбентом, размещенным в свободном пространстве.
Более того, обслуживающий персонал, работающий с охлажденными до очень низких температур веществами, должен носить специальную защитную одежду, и обувь. Наличие очков также является обязательным условием при непосредственном контакте с сосудами, заполненными криогенными жидкостями. Ведь при соприкосновении с этими веществами можно получить серьезный ожог. Но следует отметить, что данная травма будет отличаться от теплового воздействия. Поскольку криогенные жидкости не приводят к отмиранию нервных тканей. А при вдыхании паров, исходящих от рассматривающих веществ, дыхательные пути и легкие сильно повреждаются.
Использование охлажденных газов
Криогенные жидкости широко применяются в различных отраслях человеческой деятельности. Жидким азотом охлаждают пищевые напитки и замораживают пораженные участки организма, для предотвращения развития серьезных заболеваний. При пожаротушении жидкий азот также успешно используется, поскольку это вещество вытесняет кислород, необходимый для горения. Испарения, происходящие при данном процессе, не приносят вреда окружающей природе, что говорит о рациональности такого способа борьбы с огнем. Гелий в жидком состоянии часто используется в медицине для поддержания низких температур в случаях необходимости. Различные научные исследования требуют наличия такого вещества при проведении специальных опытов с кристаллами и микроскопами.
Жидкой углекислотой также можно тушить пожары. Однако больше всего данное вещество нужно для фармацевтической и пищевой промышленности. Раньше рассматриваемую криогенную жидкость применяли только при изготовлении жидкого льда и газированных напитков.
Одной из главных отличительных особенностей криогена является то, что содержащиеся в его составе электроны не могут постоянно оставаться свободными. Объясняется это, прежде всего, тем, что, в результате взаимодействия таких электронов с молекулами различного рода примесей или же молекулами различного рода жидкостей происходит образование так называемых отрицательных ионов, которые, в свою очередь, обладают очень большой эффективной массой, в связи с чем очень легко передают свою энергию молекулам жидкости, испаряя ее. Образовавшиеся таким образом пузыри практически моментально сокращают степень электрической прочности криогена, потому что их диаметр в процессе возрастания приобретает размеры, соответствующие закону Пашена. Данный размер пузырьков вполне может считаться критическим, потому как в случае дальнейшего увеличения их размеров степень электрической прочности пузырьков будет только сокращаться.
При переливании криогенных жидкостей из 15-литровых сосудов Дьюара рекомендуется пользоваться наклоняющейся подставкой, в которой сосуд должен быть прочно закреплен. Наклонять подставку с сосудом следует медленно, избегая выплесков жидкости из горловины сосуда. Для слива жидкости из сосудов большей емкости необходимо создавать перепад давлений в сосуде, повышая в нем давление.
Криогенное оборудование для хранения, перевозки и газификации: специфика применяемых материалов и конструктивные особенности
На сегодняшний момент криогенные жидкости и газы являются неотъемлемой частью различных технологических процессов в космонавтике, металлургии, химии, энергетике, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине, нефтегазовом комплексе и многих других.
История развития криогеники (науки о физических процессах, протекающих при низких температурах) начинается с 20-30-ых годов XX века, когда криогенные жидкости все больше и больше начали использоваться в различных технологических процессах. Специфика криожидкостей предопределила развитие криогеники и криогенных технологий: все криогенные жидкие и газовые продукты необходимо получить каким-либо образом, хранить и транспортировать безопасными для людей способами.
Криогенные жидкости и газы
За счет своих химических и физических свойств применение криопродуктов в жидкой или газовой фазах становится все более и более экономически выгодным и эффективным.
Но, при этом, к процессу эксплуатации, хранению и перевозке криожидкостей и криогазов предъявляются повышенные требования безопасности, так как они взрыво- и пожароопасны при соприкосновении с кислородом, что возможно при утечке и разгерметизации резервуара для хранения криожидкостей или трубопроводов. А низкие температуры криогенных жидкостей могут привести в ожогам или обмораживанию обслуживающего персонала. Для предотвращения аварийных ситуаций при эксплуатации оборудования для криожидкостей должны соблюдаться строгие меры безопасности, а в состав криогенного оборудования должны входить защитные механизмы. (о составе оборудования для хранения и транспортировки криогенных жидкостей см. ниже)
Меры безопасности при эксплуатации криогенного оборудования
К экипировке обслуживающего персонала также предъявляются повышенные требования: работники должны иметь специальную одежду, обувь, защитные очки.
Для защиты криогенных продуктов от статического электричества следует учитывать, что более высокую электризацию имеют те жидкости и газы, которые обладают большим электрическим сопротивлением.
При соблюдении даже минимальных требований безопасности риск возникновения взрывоопасной пожарной ситуации сводится к нулю.
Материалы для производства криогенного оборудования
Сложность в хранении и применении жидких криопродуктов заключается в том, что при повышении температуры и давления, жидкости очень быстро испаряются. Поэтому необходимо постоянно поддерживать необходимый температурный режим и не допускать повышения давления выше критических значений. Все это привело к необходимости разработать специальную конструкцию емкостей для хранения криожидкостей и укомплектовать их технологическим оборудованием.
К тому же, многие материалы меняют свои физико-механические свойства при низких эксплуатационных температурах: повышается предел текучести, сопротивление, предел усталости, склонность к хрупкому разрушению (хладоломкости), а ударная вязкость и пластичность, наоборот, снижаются. Все это определяет необходимость использовать специальные особо-стойкие материалы для изготовления технологического оборудования, контактирующего с криогенными жидкостями. Такие материалы должны иметь высокую прочность, вязкость, пластичность, коррозионную стойкость, быть устойчивыми к концентрации напряжений и хрупкому разрушению. Среди материалов, которые отвечают вышеперечисленным требованиям, можно назвать хромоникелевые аустенитные стали, мартенситно-стареющие стали, алюминий и его сплавы, сплавы на основе титана, медь и его сплавы.
Технологическое оборудование для эксплуатации криогенных жидкостей и газов. Особенность конструкции
Все оборудование, которое эксплуатируется с криогенными жидкостями и газами, можно разделить на несколько больших групп:
Мы остановимся на специфике оборудования, которое задействовано в процессе хранения и транспортировки криожидкостей и их газификации:
Как видно, разновидностей оборудования, в котором можно осуществлять хранение или перевозку жидкостей, большое множество. Форма криогенного резервуара подбирается исходя из его назначения, условий эксплуатации, хранимого продукта, а также учитывая необходимость понижения теплопритоков. Но их основу составляет емкость необходимого объема и особой конструкции и продукционный испаритель.
Конструкция криогенных резервуаров, емкостей
Межстенное пространство криогенных емкостей вакуумируется, за счет чего обеспечивается высокая теплоизоляция и достигается повышение безопасности эксплуатации. Иногда возможно невакуумирование межстенного пространства, но из-за этого повышается теплопередача, поэтому такие емкости используются для кратковременного хранения криогенных жидкостей или их транспортировки.
Внутренний резервуар изготавливается из нержавеющей стали или любой другой хладостойкой стали, которая способна выдержать высокие температурные нагрузки и коррозию. Внешний резервуар изготавливается из хладостойкой стали или алюминия. Внешняя поверхность покрывается эмалью с нанесением названия криогенной жидкости внутри. Следует отметить, что рекомендуется использовать емкости и резервуары строго по назначению и для хранения именно той среды, для которой он производился. Не рекомендуется также эксплуатировать трубопроводы, шланги и другое оборудование для различных видов криожидкостей и газов.
Для регулирования давления внутри криогенного резервуара (сосуда, баллона) в его состав обязательно входит теплообменник жидкостного типа или испаритель атмосферного типа. Принцип действия испарителей заключается в заборе криожидкости из емкости, нагреве ее до температуры испарения для ее газификации за счет температуры окружающей среды и подаче в верхнюю часть емкости для уменьшения давления. Также испарители необходимы для газификации криогенных жидкостей и подаче уже Потребителю в газовой фазе. В последнем случае испарители могут быть встроенными в криоцилиндр малого объема или устанавливаться снаружи газификаторов.
Безопасность эксплуатации криогенных резервуаров, газификаторов и криоцилиндров обеспечивается за счет установки запорно-предохранительной арматуры, которая срабатывает в случае повышения давления.
Правовая справка: газификаторы общим полезным объемом до 2490 л не подлежат регистрации в Ростехнадзоре.
Наша компания поставляет любое оборудование, которое Вы можете использовать для хранения и транспортировки криогенных жидкостей и газов. Высокое качество нашей продукции обеспечивается за счет точного подбора оборудования, геометрических расчетов, выбора наиболее подходящего способа теплоизоляции и других факторов. Если Вас интересует более подробная информация о поставляемом ГК Газовик криогенном оборудовании, криогенных резервуарах, газификаторах, а также их специфике, звоните нам по телефону 8-800-200-0358.
© 2007–2021 ГК«Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.
Криогенная техника
Все о криогенных технологиях
Демако — специалист по криогенной инфраструктуре. Сорок лет назад наша компания сильно увлеклась этой специализированной областью, эта страсть с тех пор только возросла. Но как именно работает криогенная техника? Что такое криогенные газы, как достигается сверхнизкая температура, какие риски и в каких отраслях промышленности криогенная техника используется больше всего? Вы можете прочитать все это и многое другое на этой странице.
Что такое криогенная технология
Криогеника происходит от греческого слова «Kryos», что означает «холодный». Это область, в которой материалы производятся, хранятся, транспортируются и используются при сверхнизких температурах. Крайний холод может вызвать интересные химические реакции. Например, вещества переходят из газового состояния в жидкое или принимают твердую форму благодаря охлаждению.
Температура, необходимая для сжижения газа, варьируется от одного газа к другому. Например, кислород разжижается при температуре минус 183 градуса Цельсия, в то время как гелий требует температуры не менее минус 269 градусов Цельсия.
Как достигается криогенная температура?
Для достижения температуры замерзания необходимы сложные технологии. В большинстве случаев для генерации криогенных температур используются 4 различных метода:
1. Тепловая проводимость
Тепловая проводимость является, пожалуй, наиболее знакомым методом. При контакте двух продуктов или материалов тепло передается от самого горячего продукта к самому холодному. Этот же принцип применим и к криогенным температурам. Крайний холод передается путем контакта газа, жидкости или твердого вещества с криогенной жидкостью. В результате этого газ, жидкий или твердый, также достигает желаемой криогенной температуры.
2. Испарительное охлаждение
Атомы или молекулы имеют меньше энергии в жидкой форме, чем в газообразной. Во время испарения жидкого продукта атомы или молекулы, находящиеся на поверхности, получают из окружающей жидкости достаточную энергию, чтобы перейти в газообразное состояние. Оставшаяся же жидкость, напротив, удерживает меньше энергии, что делает ее холоднее. Таким образом, вызывая процесс испарения, можно добиться охлаждения жидкости.
3. Охлаждение за счет быстрого расширения
Третий метод — использование эффекта Джоуль-Томпсона. Это включает в себя охлаждение газов путем резкого увеличения объема или одинаково быстрого перепада давления. Этот метод широко используется при сжижении водорода и гелия.
4. Адиабатическое размагничивание
Четвертый и последний метод в основном используется для охлаждения жидкого гелия и включает в себя парамагнитные соли для поглощения тепла. Парамагнитную соль можно рассматривать как огромное количество маленьких магнитов, которые при размещении на сильном магнитном поле и обработке электромагнитом генерируют или используют энергию. Поглощая энергию с этими материалами из газа, газ становится холоднее и холоднее.
История криогенной технологии
Появляется все больше и больше жидких газов
Когда компания Demaco была впервые представлена в криогенной отрасли около 1985 года, это была относительно новая область специализации. Однако криогенная техника получила широкую известность лишь в XIX веке, так как к тому времени все больше и больше газов можно было успешно сжигать.
Все началось еще в 1877 году, когда Кейлет и Пикте преуспели в разжижении кислорода. Примерно в это время эксперименты шли полным ходом, и вскоре появились жидкие версии других газов. Например, в 1884 году водород стал первым газом, преобразованным в водяную пыль. В 1892 году сэр Джеймс Дьюар разработал вакуумно-изолированный сосуд для хранения криогенных жидкостей, что облегчило работу со сжиженными газами.
В последующие годы специалистам удалось сжижить все большее количество газов, в том числе последний в очереди — гелий. Впервые жидкая форма этого газа была использована в 1908 году.
Криогенные методы в различных отраслях промышленности
Тем временем все больше отраслей промышленности открывали для себя полезность криогенных технологий. Например, в 1961 году криохирургия впервые практиковалась в США. Ученые обнаружили, что медленное охлаждение может разрушить нездоровые человеческие ткани. В Соединенных Штатах для этой цели использовался жидкий азот, а несколько лет спустя врачи в Южной Африке также использовали этот метод. Однако в Южной Африке вместо жидкого азота использовался окись азота.
В отрасли космических полетов в 20-м веке также были внедрены криогенные технологии. В 1961 году американская ракета «Атлас-Центавр» впервые в космической программе использовала жидкий водород и жидкий азот. Это событие считается важной вехой в криогенике и сразу же привело к крупномасштабному производству жидкого водорода для подобных проектов.
Медицинская и аэрокосмическая отрасли являются лишь примерами отраслей, в которых криогенная технология используется уже давно. Криогенная техника также долгое время занимала видное место в научных исследованиях, морской промышленности, а также в массовом производстве сжиженных газов в установках разделения воздуха.
Узнайте больше об отраслях, в которых используются криогенные технологии.
Криогенные жидкости с доставкой от «М-Транс»
Криогенные жидкости – это не что иное, как одна из физических форм (состояний) атмосферного воздуха, но охлажденный до сверх низких температур. При снижении температуры в криогенных установках начинается процесс разделения воздуха на фракции за счет разной температуры сжижения составляющих элементов воздуха. Криогенными стоит называть только газы после 153 градусов по Цельсию.
Именно при этой температуре они приобретают свойства жидкости и имеют особое воздействие на окружающую среду и живые существа. Возможно, именно это влияние исследовано не в полном объеме, но уже сейчас можно говорить о том, что в дальнейшем достаточно успешно можно будет использовать эти жидкости не только в промышленности и экологии, но и в медицине. Это станет огромным толчком для науки вперед. В частности в процессах реанимации и восстановления жизнедеятельности органов.
Но пока, зачастую, практикуется применение криогенных жидкостей в промышленных целях, для различных видов работ, проведение которых возможно исключительно при максимально низких температурах.
Как мы транспортируем криогенные жидкости
Для транспортировки таких грузов используются специальные машины, прошедшие ряд подготовительных этапов и проверок. Транспортируются они исключительно как опасный груз, в соответствии со всеми нормами и предписаниями. Баллоны для транспортировки жидкостей всегда герметичны, изолированы защитным вакуумным слоем или поверхностной изоляцией. Только правильные условия хранения позволяют в дальнейшем полноценное использование криогенных жидкостей. При некачественном хранении или нарушении целостности упаковки они попросту теряю все свои качественные свойства, что приводит к их бесполезности.
Важным является то, что мы имеем лицензию на международные перевозки. А это значит, что мы можем доставить груз не только в любой город России, но и в страны СНГ.
Что мы готовы предложить нашим клиентам
Мы очень ценим ваше доверие и сотрудничество, а значит предлагаем:
Кроме этого, хочется заметить что сотрудники «М-Транс» каждый раз перед выездом проходят дополнительный инструктаж по технике безопасности при перевозке опасных грузов. А значит, вы можете быть спокойны. Так как перевозить криогенные жидкости нам приходится на достаточно большие расстояния, мы всегда проверяем свои машины на исправность, что тоже немаловажно для вас, как потребителя.
Показательным является то, что за время нашего существования, как компании перевозящей аргон, углекислый газ и прочее, ни одной аварии с участием наших водителей не произошло. Всё это благодаря профессионализму каждого из работников и соблюдению всех мер безопасности. Мы очень благодарны тем клиентам, которые уже неоднократно воспользовались нашими услугами и стали уже постоянными. Для таких людей у нас действует гибкая система скидок и предложений. Те, кто уже не первый год с нами, успешно этим пользуются.
Также хочется отметить, что мы транспортируем дополнительно еще и другие виды сжиженных газов, то есть у нас вы можете заказать не только криогенные жидкости, но также азот, кислород, аргон и прочее. При этом для постоянных клиентов или заказчиков больших количеств продукции мы всегда имеем выгодные предложения. Наша компания готова к долговременному сотрудничеству и выполнит поставку заказанного вами товара в любом объеме.
Все о криогенных жидкостях: характеристики, свойства и применение
Это всё о Криогении.
Главная страница / Блог / Все о криогенных жидкостях: характеристики, свойства и применение
Все о криогенных жидкостях: характеристики, свойства и применение
Хотя все в криогенной технике вращается вокруг криогенных жидкостей, мы еще не останавливались подробно на их характеристиках, качествах и применении в наших блогах.
В этом блоге мы сосредоточимся на семи широко используемых криогенных жидкостях. Мы расскажем об их уникальных характеристиках и обсудим некоторые из наших недавних проектов, в которых различные жидкости занимали центральное место.
Криогенная жидкость 1: Жидкий азот
Применение жидкого азота очень обширно. Эта криогенная жидкость используется для усадки компонентов в автомобильной промышленности, тестирования или инертизации изделий в электронной промышленности, охлаждения продуктов питания в пищевой промышленности и сохранения лекарств или биологических материалов в фармацевтической и медицинской промышленности. Криоконсервация является хорошо известным примером этой технологии.
Компания Demaco имеет богатый опыт в разработке лучших криогенных систем для жидкого азота. Наши линии передачи с вакуумной изоляцией, продукты, повышающие качество, и криогенные установки широко используются для транспортировки и обработки жидкого азота. Наши устройства подходят для поддержания идеальной температуры криогенных жидкостей.
Крупномасштабный азотный проект, в котором компания Demaco сыграла центральную роль, — это инновационный центр FrieslandCampina в Вагенингене. Компания FrieslandCampina использует жидкий азот для проведения различных испытаний и разработки продукции на предприятии; компания Demaco была выбрана для разработки полной сети трубопроводов с вакуумной изоляцией для подачи жидкого азота. Хорошая задача для наших криогенных инженеров, в которой мы смогли эффективно использовать наш опыт в области криогенных азотных систем.
Криогенная жидкость 2: Жидкий кислород
Наконец, кислород также используется в больших количествах в сталелитейной промышленности, где этот газ применяется для удаления остатков углерода из горячего металла. Поскольку производителям стали необходима постоянная подача кислорода, поставщики газа часто строят воздухоразделительные установки на территории производителя.
Компания Demaco поставляет криогенные кислородные системы для различных отраслей промышленности. Например, наши вакуумные изолированные линии передачи обеспечивают безопасную транспортировку кислорода от резервуара для хранения к месту применения или от установки разделения воздуха к сталелитейному заводу. Как и в случае с другими криогенными жидкостями, оптимальная изоляция предотвращает потери кислорода.
Криогенная жидкость 3: Жидкий аргон
Применение газообразного аргона чрезвычайно разнообразно. Например, этот газ используется для заполнения ламп или защиты сварочной ванны при сварке MIG/MAG. Аргон также обладает изоляционным эффектом и используется, в частности, в стеклопакетах.
Компания Demaco поставляет трубопроводы и продукты, необходимые для безопасного хранения и транспортировки аргона. Мы разрабатываем комплексные индивидуальные проекты и используем вакуумные технологии и вспомогательные продукты для идеального сохранения качества и жидкой формы аргона.
Криогенная жидкость 4: Жидкий диоксид углерода (CO2)
Несмотря на то, что жидкий диоксид углерода является относительно теплой криогенной жидкостью, для переработки жидкого газа по-прежнему требуются высококачественные продукты и системы. Жидкий углекислый газ также испаряется в при нагревании, поэтому хорошая изоляция необходима.
Компания Demaco поставляет вакуумные изолированные линии передачи и дополнительные продукты и услуги для безопасной и эффективной транспортировки, хранения и использования углекислого газа. Наши клиенты представляют различные отрасли промышленности, и наша продукция идеально сконструирована для того, чтобы качество углекислого газа было как можно выше.
Криогенная жидкость 5: Водород
В последние годы интерес к жидкому водороду значительно возрос. Для таких отраслей, как транспортная, морская, промышленная и космическая, крупномасштабное производство жидкого водорода может, по сути, представлять собой значительное улучшение с точки зрения устойчивости.
Компания Demaco предлагает решения «под ключ» для водородных проектов по всему миру. Примерами решений, которые мы предлагаем нашим клиентам в водородной промышленности, являются заправочные станции и погрузочные доки для грузовиков, а также погрузочные манипуляторы с вакуумной изоляцией для судов, линии передачи с вакуумной изоляцией, криостаты, распределительные дьюары с вакуумной изоляцией, водородные очистители и малогабаритные установки для сжижения водорода.
Криогенная жидкость 6: Гелий
Гелий — это бесцветный, не имеющий запаха и инертный газ, используемый в основном в научных исследованиях и космической промышленности. Например, жидкий гелий играет важную роль в ускорителях частиц, которые создаются и поддерживаются в сверхпроводящем состоянии с помощью этой криогенной жидкости.
Несколько лет назад Демако участвовал в масштабном проекте ЦЕРН (Европейской организации ядерных исследований). ЦЕРН разработал ускоритель частиц, с помощью которого частицы в подземном туннеле длиной 26 км сталкивались друг с другом. Сверхпроводящие магниты ускоряли частицы, а для создания и поддержания сверхпроводящих магнитов использовался гелий.
Компания Demaco обеспечила доставку жидкого гелия в подземный туннель и распределение криогенной жидкости по различным магнитам. Сложнейший проект включал в себя закрытые гелиевые системы и более 3 км многочисленных линий передачи с вакуумной изоляцией.
Кроме того, в недавнем проекте ASuMED основную роль играл гелий. Целью данного проекта была разработка новой техники для создания компактного, легкого и сверхпроводящего авиационного двигателя. Для получения дополнительной информации о проекте ASuMED, пожалуйста, ознакомьтесь с нашим недавним блогом о криогенных двигателях.
Криогенная жидкость 7: СПГ
Помимо морской промышленности, сектор автомобильного транспорта также проявляет все больший интерес к СПГ в качестве топлива. Большинство заводов СПГ расположены вблизи портов, но и внутри страны можно найти различные станции заправки грузовиков СПГ.
Примером крупномасштабного СПГ-проекта, в который компания Demaco внесла значительный вклад, является бункеровочная установка для паромов компании Fjordline в норвежском порту Рисавика. В рамках этого проекта компания Demaco поставила не менее 750 метров вакуумных изолированных линий передачи СПГ диаметром от 6″ до 8″.
Хотите узнать больше?
У вас есть вопросы о применении криогенных жидкостей или об услугах и продукции компании Demaco? Не стесняйтесь обращаться к нам или просматривайте наш сайт, чтобы ознакомиться с нашей продукцией и проектами для получения дополнительной информации.