Was ist das Funktionsprinzip eines kleinen Flüssigstickstoffgenerators?

Hallo! Als Lieferant kleiner Flüssigstickstoffgeneratoren werde ich oft gefragt, wie diese raffinierten Maschinen funktionieren. In diesem Blogbeitrag werde ich das Funktionsprinzip eines kleinen Flüssigstickstoffgenerators in einfachen Worten erklären.

Lassen Sie uns zunächst darüber sprechen, warum flüssiger Stickstoff so nützlich ist. Flüssiger Stickstoff ist extrem kalt und hat einen Siedepunkt von etwa -196 °C (-321 °F). Dadurch eignet es sich hervorragend für eine ganze Reihe von Anwendungen, etwa zum Einfrieren von Lebensmitteln, zum Konservieren biologischer Proben und sogar für einige industrielle Prozesse. Und hier kommen unsere kleinen Flüssigstickstoffgeneratoren zum Einsatz.

Die Grundlagen der Stickstofferzeugung

Das Hauptziel eines kleinen Flüssigstickstoffgenerators besteht darin, Luft, die zu etwa 78 % aus Stickstoff besteht, anzusaugen und den Stickstoff von den anderen Gasen wie Sauerstoff, Argon und Kohlendioxid zu trennen. Dann kühlt es den Stickstoff ab, bis er flüssig wird.

Es gibt verschiedene Methoden zur Abtrennung von Stickstoff aus der Luft, die in kleinen Flüssigstickstoffgeneratoren am häufigsten verwendete Methode ist jedoch die Druckwechseladsorption (PSA) oder die Membrantrennung.

Druckwechseladsorption (PSA)

PSA ist ein ziemlich cooler Prozess. Es verwendet ein spezielles Material namens Molekularsieb, das wie ein superfeiner Filter wirkt. Das Molekularsieb hat winzige Poren, die genau die richtige Größe haben, um bestimmte Gase einzufangen.

So funktioniert es Schritt für Schritt:

1. Kompression: Zunächst wird die Luft in den Generator gesaugt und komprimiert. Durch das Komprimieren der Luft erhöht sich deren Druck, was die Trennung der verschiedenen Gase erleichtert.
2. Adsorption: Die Druckluft strömt dann durch einen mit dem Molekularsieb gefüllten Behälter. Das Sieb absorbiert (fängt) Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf und lässt den Stickstoff durch. Der Stickstoff gelangt dann in die nächste Stufe.
3. Desorption: Nach einer Weile füllt sich das Molekularsieb mit den eingeschlossenen Gasen. Zur Reinigung wird der Druck im Behälter reduziert. Wenn der Druck abfällt, werden die eingeschlossenen Gase aus dem Sieb freigesetzt. Dies nennt man Desorption. Normalerweise befinden sich im Generator zwei Behälter mit Molekularsieb. Während einer die unerwünschten Gase adsorbiert, wird der andere desorbiert, sodass der Prozess kontinuierlich ablaufen kann.

Membrantrennung

Die Membrantrennung ist eine weitere Möglichkeit, Stickstoff aus Luft zu trennen. Es verwendet eine spezielle Membran, die winzige Löcher aufweist. Verschiedene Gase passieren die Membran mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.

1. Kompression: Genau wie bei der PSA wird die Luft zunächst komprimiert.
2. Trennung: Die Druckluft wird dann durch die Membran gedrückt. Sauerstoff, Wasserdampf und andere Gase passieren die Membran schneller als Stickstoff. Auf der anderen Seite der Membran entsteht also ein Stickstoffstrom, der viel reiner ist.

Abkühlen des Stickstoffs zu Flüssigkeit

Sobald wir den Stickstoff von der Luft getrennt haben, müssen wir ihn abkühlen, um ihn in eine Flüssigkeit umzuwandeln. Dies geschieht über eine Kühlanlage.

Das Kühlsystem in einem kleinen Flüssigstickstoffgenerator verwendet normalerweise ein Kältemittel wie Helium oder Neon. Hier ist eine vereinfachte Version, wie es funktioniert:

1. Kompression: Das Kältemittelgas wird komprimiert, wodurch sich seine Temperatur und sein Druck erhöhen.
2. Kondensation: Das heiße Hochdruckkältemittel durchläuft dann einen Wärmetauscher. Im Wärmetauscher gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebung ab und kondensiert zu einer Flüssigkeit.
3. Erweiterung: Das flüssige Kältemittel strömt dann durch ein Expansionsventil. Beim Durchströmen des Ventils fällt der Druck plötzlich ab. Dadurch dehnt sich das Kältemittel aus und kühlt deutlich ab.
4. Wärmeaustausch mit Stickstoff: Das kalte Kältemittel durchläuft dann einen weiteren Wärmetauscher, wo es das Stickstoffgas abkühlt. Da der Stickstoff Wärme an das Kältemittel verliert, kühlt er schließlich auf seinen Siedepunkt ab und wird flüssig.

Lagerung und Verwendung des flüssigen Stickstoffs

Sobald der Stickstoff verflüssigt ist, wird er in einem speziellen isolierten Behälter namens Dewar aufbewahrt. Der Dewar ist so konzipiert, dass er den flüssigen Stickstoff so lange wie möglich kalt hält, indem er die Wärmeübertragung von der Außenumgebung reduziert.

Der flüssige Stickstoff kann dann für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Sie können es direkt aus dem Dewar verwenden oder zur bequemeren Verwendung in kleinere Behälter umfüllen.

Warum unsere kleinen Flüssigstickstoffgeneratoren großartig sind

Als Lieferant bieten wir einige wirklich tolle kleine Flüssigstickstoffgeneratoren an. UnserKleiner Flüssigstickstoffgenerator LDH GASist kompakt, einfach zu bedienen und sehr effizient. Es kann hochreinen flüssigen Stickstoff zu relativ geringen Kosten produzieren.

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Wartung und Sicherheit

Wie jedes andere Gerät müssen auch kleine Flüssigstickstoffgeneratoren regelmäßig gewartet werden, damit sie reibungslos funktionieren. Sie müssen die Filter, den Kompressor und das Kühlsystem regelmäßig überprüfen. Beachten Sie außerdem unbedingt die Sicherheitsrichtlinien beim Umgang mit flüssigem Stickstoff. Es ist extrem kalt und kann bei Hautkontakt zu Erfrierungen führen.

Kontaktieren Sie uns für den Einkauf

Wenn Sie am Kauf eines kleinen Flüssigstickstoffgenerators interessiert sind, sei es für Ihr Lebensmittelunternehmen, ein Forschungslabor oder einen industriellen Prozess, sind wir hier, um Ihnen zu helfen. Wir können Ihnen alle benötigten Informationen geben, einschließlich der verschiedenen Modelle, ihrer Kapazitäten und der Preise.

Kontaktieren Sie uns einfach und wir besprechen Ihre Anforderungen. Wir sind zuversichtlich, dass wir den perfekten kleinen Flüssigstickstoffgenerator für Sie finden können.

Referenzen

• Perry, RH, & Green, DW (1997). Perrys Handbuch für Chemieingenieure. McGraw - Hill.
• Schweitzer, PA (2004). Handbuch der Trenntechniken für Chemieingenieure. McGraw - Hill.