Оснащение производства
Промышленный контроль
Лаборатория и Тестирование
Связь и Телекоммуникации
Безопасность и Спецтехника
Энергетика и Электротехника
Корзина 
Для чего нужен криогенный сосуд под давлением
Когда в лаборатории несколько сосудов Дьюара, азот приходится доливать постоянно. Ковш или наклон тяжёлого сосуда увеличивают потери азота, риск ожога и затраты времени. Криогенный сосуд под давлением закрывает сразу три задачи: хранит жидкий азот, направляет его по шлангу туда, где он нужен, и не теряет его на постоянное испарение через открытую горловину.
Его устанавливают там, где азот расходуется регулярно: рядом с криохранилищем, в лаборатории с несколькими сосудами хранения, у установки заморозки или стенда с азотным хладагентом. Образцы в нём не хранят, то есть заменой сосуда для биоматериала он не является — это «склад азота», откуда заправляют прочие ёмкости. Общие сведения и классификацию ищите в статьях «Что такое сосуд Дьюара» и «Виды сосудов Дьюара», а перечень моделей — в разделе «Криогенные сосуды под давлением».
Конструкция криогенной ёмкости под давлением
Изолируется сосуд так же, как обычный сосуд Дьюара (см. статью «Как устроен сосуд Дьюара»): два сосуда, вложенных друг в друга, с вакуумом и многослойной изоляцией между ними. Разница в том, что горловина здесь герметично закрыта и несёт арматуру.
Сосуды и изоляция
Рабочее давление и температуру жидкого азота выдерживает внутренний сосуд из нержавеющей стали, а вакуумную полость защищает наружный кожух, воспринимающий нагрузку от опор. Из промежутка между ними воздух откачан, поэтому теплоприток невелик: испарение составляет несколько процентов объёма в сутки либо литры в сутки — значения по сериям приведены ниже.
Арматура
Арматура размещается на крышке или панели: вентиль выдачи жидкости со шлангом, газовый вентиль сброса давления, вентиль наддува (либо клапан, который им управляет), манометр и один–два предохранительных клапана. Жидкость со дна забирает сифонная трубка внутри ёмкости.
Корпус и мобильность
Крупные сосуды монтируют на колёсной раме, чтобы их можно было перемещать по помещению. Масса пустого сосуда заметно растёт с объёмом: КАДАММ СДН5 — 15 кг, КАДАММ СДН50 — 62,5 кг, КАДАММ СДН500 — 255 кг. Выбирая место, принимайте в расчёт вес заполненного сосуда и условия проезда.
Как работает самонаддув
При хранении азот в закрытом сосуде потихоньку испаряется, и давление над жидкостью поднимается. Пока сосуд хранит азот, этот рост сдерживает сбросной клапан. Когда нужна выдача, давление, наоборот, создают намеренно — оно вытесняет жидкость наружу, и для этого предусмотрен самонаддув.
Схема работает так:
- Открыв вентиль наддува, вы направляете небольшую долю жидкого азота из нижней части сосуда в испаритель; там он нагревается теплом окружающего воздуха и переходит в газ.
- Охлаждённый газ уходит в верхнюю газовую подушку, и давление в сосуде повышается.
- Как только манометр показал требуемое рабочее давление, наддув прекращают либо его ограничивает регулятор.
- Газовая подушка под давлением вытесняет жидкость вверх по сифонной трубке к вентилю выдачи.
Насос здесь не нужен: азот подаётся за счёт энергии самого азота и тепла окружающей среды. У серий СДН рабочее давление равно 0,05 МПа; в карточке КАДАММ СДН500 отдельно указано и максимальное рабочее давление 0,09 МПа. Превышать рабочее давление не нужно: выдача от этого не ускорится, зато вырастет нагрузка на предохранительные клапаны.
Самонаддув: азот частично испаряется в наддувном испарителе, газ поднимает давление над жидкостью, и под этим давлением азот движется по сифону к вентилю выдачи.
Как выдавать азот в сосуды Дьюара и на установки
Процесс складывается из подготовки, подачи и завершения. Если перепутать порядок, обычно следуют пролив, обмерзание арматуры или внезапный выброс газа.
Подготовка
Сначала осмотрите шланг и штуцеры, проверьте манометр и уровень азота, затем наденьте защитные очки, криогенные перчатки и закрытую обувь. Принимающий сосуд должен стоять на ровной поверхности, иначе он может опрокинуться. Шланг подключают через переливное устройство (его, в частности, используют при заправке сосудов Дьюара с узкой горловиной) или опускают наконечник в горловину, не касаясь стенок. В помещении необходима вентиляция.
Подача
Доведите давление наддувом до рабочего, после чего плавно откройте вентиль выдачи. Поначалу азот сильно испаряется, поскольку шланг и принимающий сосуд ещё тёплые, поэтому лейте медленно, давая им остыть. По мере заполнения поток успокаивается. Наблюдайте за манометром: во время выдачи давление падает, и при необходимости его поднимают повторным наддувом.
Завершение
В конце закройте вентиль выдачи и стравите давление из шланга через сбросной вентиль; отсоединять шланг можно только после этого. Затем закройте вентиль наддува и переведите сосуд в режим хранения, оставив рабочим сбросной клапан. Принимающий сосуд закрывают предназначенной для него пробкой. Порядок работы с сосудами Дьюара и их проверки изложен в статье «Эксплуатация сосуда Дьюара».
Клапаны, манометр и безопасность
С криогенной ёмкостью под давлением нужно обращаться аккуратно. Защиту и запас по давлению дают элементы арматуры.
- Манометр измеряет давление в газовой подушке и служит оператору главным ориентиром: по нему видно, когда включать и когда прекращать наддув.
- Предохранительный клапан срабатывает при превышении допустимого давления и выпускает газ. Разбирать, перекрывать или перенастраивать его своими силами нельзя.
- Сбросной (газовый) вентиль даёт возможность вручную понизить давление до отсоединения шланга или перед заправкой.
- Вентиль наддува подключает испаритель, за счёт чего давление для выдачи растёт.
- Вентиль выдачи жидкости подаёт азот к шлангу.
Опасно перекрывать оба пути сброса давления и оставлять закрытый сосуд без исправного предохранительного клапана — давление будет расти. Также не работайте с азотом в закрытом помещении без вентиляции: испаряющийся азот вытесняет кислород.
На сосуды, которые работают под избыточным давлением, распространяется технический регламент Таможенного союза ТР ТС 032/2013. Что именно требуется для освидетельствования и эксплуатации, смотрите в документации на изделие или спрашивайте наших инженеров. О закупочных кодах и стандартах рассказано в статье «ОКПД 2, ОКОФ и ГОСТ для сосуда Дьюара».
Серии СДН: объём, испарение, масса
Данные взяты из карточек серий. Испарение приведено в том виде, как оно записано в ТТХ серии: либо в процентах объёма за сутки, либо в литрах за сутки.
| Серия | Объём, л | Горловина, мм | Статическое испарение | Масса пустого, кг | Высота, мм |
|---|---|---|---|---|---|
| КАДАММ СДН5 | 5 | 40 | 3 %/сут | 15 | 510 |
| КАДАММ СДН15 | 15 | 40 | 2,5 %/сут | 23 | 750 |
| КАДАММ СДН30 | 30 | 50 | 2,5 л/сут | 56 | 885 |
| КАДАММ СДН50 | 50 | 50 | 2 л/сут | 62,5 | 998 |
| КАДАММ СДН100 | 100 | 50 | 1,3 л/сут | 85 | 1120 |
| КАДАММ СДН150 | 150 | 40 | 1,3 %/сут | 102 | 1188 |
| КАДАММ СДН200 | 200 | 50 | 1,2 л/сут | 136,8 | 1330 |
| КАДАММ СДН300 | 300 | 40 | 1,1 %/сут | 202 | 1459 |
| КАДАММ СДН500 | 500 | — | 1,1 %/сут | 255 | 1576 |
У всех серий рабочее давление равно 0,05 МПа. Срок хранения азота в карточках этих серий не приводится, его нужно уточнять у наших инженеров.
Подбор объёма и конфигурации
Исходные данные для выбора объёма — суточный расход азота и частота его доставки. При доставке раз в несколько недель нужен такой запас, чтобы за этот период потери на испарение не превысили допустимых. Небольшой лаборатории с парой сосудов хранения хватит серий на 5–30 л; криохранилищу и стенду с постоянной подачей подойдут 100–500 л.
- Мобильность. Малые сосуды можно переносить вручную, а крупным нужны колёсная рама и путь без порогов.
- Горловина и арматура. Выясните, какие шланги и переливные устройства сочетаются с вашими принимающими сосудами.
- Испарение. Относительные потери падают с ростом объёма: у крупных серий они около 1 % в сутки, у малых — 2,5–3 %.
- Место. Примите в расчёт высоту, массу и вентиляцию.
Чем сосуд под давлением отличается от обычных и как выбирать по горловине и объёму, объясняет статья «Как выбрать сосуд Дьюара».
Эксплуатация: наполнение, контроль, обслуживание
Заправляют сосуд под давлением из стационарной ёмкости поставщика азота либо из транспортного сосуда. По инструкции сначала сбрасывают избыточное давление, а затем медленно подают азот, чтобы сосуд успел остыть и бурное испарение не подняло давление до аварийного. Выше допустимого уровня не наливайте — над жидкостью должна остаться газовая подушка.
При ежедневной работе смотрите на манометр и на корпус — инея на нём быть не должно; шланги и штуцеры осматривайте регулярно. Если наружная стенка обмерзает, а азот расходуется быстрее, вакуум потерян, и ремонтировать его должен сервис. Об оценке срока хранения азота и потерь читайте в статье «Сколько хранится жидкий азот». Для хранилища азота пригодится материал «Криохранилище: паровая или жидкая фаза», а для пунктов осеменения — «Сосуд Дьюара для ветеринарии».
Примерный комплект для лаборатории с централизованной раздачей азота
| Задача | Вид и объём сосуда | Карточки КАДАММ | Что ещё из смежных категорий |
|---|---|---|---|
| Доливка нескольких сосудов хранения | Сосуд под давлением 30–100 л | КАДАММ СДН30, КАДАММ СДН50, КАДАММ СДН100 | Сосуды для хранения |
| Подача азота к криохранилищу | Сосуд большого объёма | КАДАММ СДН300, КАДАММ СДН500 | Криохранилища |
| Небольшая лаборатория, разовая доливка | Компактный сосуд | КАДАММ СДН5, КАДАММ СДН15 | |
| Хладагент для охлаждаемого оборудования | Сосуд под давлением 50–200 л | КАДАММ СДН150, КАДАММ СДН200 | |
| Перевозка азота между площадками | Транспортный сосуд | КАДАММ СДТ35, КАДАММ СДТ50 | Транспортные сосуды |
Пришлите нашим инженерам суточный расход азота, количество точек выдачи и тип принимающих сосудов, и мы подберём объём с арматурой. Полный перечень моделей — в разделе «Сосуды Дьюара и криохранилища». Если часть нагрузки по азоту можно убрать за счёт сухого хранения, прочитайте о .