降温速率跟不上、或者要干到 -70℃ 以下,机械制冷顶不住的时候,液氮(LN₂)辅助制冷什么情况下用?
先分清两件事:充氮气防氧化是气氛问题(站里之前聊过),液氮制冷是冷媒问题,两码事,别混。
机械制冷的边界:单级到 -40℃ 量级,复叠能到 -70~-80℃(站里也聊过复叠原理),再往下、或者要很高的降温速率,机械系统就吃力了。液氮直接喷进箱内或者过换热器,能干到 -150℃ 量级的深冷,降温速率也是机械箱比不了的。
什么时候值得上液氮:
– 快速温变要求高,机械箱追不上速率的时候;
– 超低温考核,-80℃ 以下;
– 偶发性的深冷需求,专门买一台深冷箱不划算,选配液氮更现实。
代价也要心里有数:
– 液氮按升计费,长周期试验的耗量可能比机时费还高,报价前先估耗量,别做完才发现亏本;
– 要配杜瓦罐和管路,现场通风要好,密闭小房间有窒息风险;
– 箱内会结霜,试验后回温防凝露的老问题一样有;
– 喷氮直吹的位置和样品表面温度要做验证,别拿空间温度冒充样品温度。
一句话:速率和温度上限卡住的时候,液氮是正解;常规条件老老实实用机械制冷,成本差着量级。
你们做过液氮速冷的项目吗?耗量怎么估的,欢迎交流。
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