Охлаждение жидким азотом: все, что нужно знать об азотном охлаждении — Ferra.ru

Содержание

Охлаждение жидким азотом – Справочник химика 21


    Закалка — замедление реакции резким охлаждением (жидкий азот) или сильным разбавлением инертным растворителем. [c.126]

    Чаще всего для очистки водорода от азота, а также от кислорода, аргона и окиси углерода используют адсорбционные методы. При низких температурах адсорбенты имеют высокую поглотительную способность по отношению к этим примесям. Обычно адсорбцию ведут при температуре примерно 80 °К (охлаждение жидким азотом). В качестве адсорбентов используют активированный уголь или силикагель [5, 24]. [c.57]

    Ожижитель ВО-2 работает по циклу дросселирования водорода высокого давления с предварительным охлаждением жидким азотом в двух ваннах — при атмосферном давлении и под вакуумом. Ожижитель размещен в двух металлических герметичных корпусах — сосудах [c.77]

    Убедившись в герметичности соединений отдельных деталей, узлов установки и стабильности нулевой линии самописца, в колонку 7 через узел ввода пробы 6 впустить разделяемую смесь в жидком виде шприцем, охлажденным жидким азотом или твердой двуокисью углерода.

Можно вводить смесь и в газообразном состоянии, однако в этом случае эффективность разделения намного хуже. Чтобы отобрать жидкую смесь из ампулы, шприц сначала погрузить в хладагент, затем, наполнив его, быстро ввести пробу в колонку через резиновую мембрану узла ввода пробы 6. Попав в колонку, смесь сжиженных газов мгновенно испаряется даже при комнатной температуре, при которой проводят процесс разделения. Увлекаемая потоком газа-носителя смесь, пройдя через слой сорбента, разделяется на отдельные компоненты. Последние выходят из колонки в такой последовательности 1) бутен-1 вместе с метилпропеном (общий пик / на хроматограмме) 2) транс-бутен-2 (пик //) 3) цис-бутен-2 (пик ///) (рис. 91). [c.218]

    Жидкий азот не магнитен, электричества не проводит. Твердый азот — большие белоснежные кристаллы. При соприкосновении с воздухом они поглощают О2 и плавятся, образуя смесь жидкого азота и жидкого кислорода. Твердый азот получается или охлаждением жидкого азота жидким воздухом или быстрым испарением жидкого азота в вакууме.

[c.511]

    Выпускаемая промышленностью неон-гелиевая смесь (ТУ МХП 4195—54) также может быть применена для раздельного получения гелия и неона. Смесь содержит не менее 20% неона и гелия, около 1% кислорода и около 79% азота. Разделение может быть проведено методом адсорбции а активированном угле прп охлаждении жидким азотом, над которым создается разрежение для понижения его температуры кипения и создания максимального охлаждения. Непоглощенный газ откачивают он представляет собой гелий с примесью неона. [c.293]


    Хранение препаратов при температуре от —50 до —70 °С в вакууме также не дает заметных потерь. Лучше хранить чистый диацетилен “в ампулах, в которые его собирают при дистилляции, охлаждают жидким азотом, откачивают до остаточного давления 10 мм рт. ст. й ампулы осторожно запаивают. Если в препарате диацетилена имеется растворенный воздух, то необходимо сначала удалить его повторными нагреванием до — 20—0°С с последующим охлаждением жидким азотом и откачкой газов, выделяющихся при конденсации диацетилена.
[c.382]

    Предельное остаточное давление при охлаждении жидким азотом ловушки манометрической лампы, 1,3 10-> 6,6 10 ” 6,6 -10 6,6 ю-  [c.862]

    Для достижения более низких температур, чем те, которые можно получить при охлаждении жидким азотом при абсолютном давлении в 1 ат, пар азота откачивается через вентиль 14 форвакуумным насосом Р2-Ртутное реле НА обеспечивает постоянство давления в сосуде Дюара. Диффузионный насос ОР с его форвакуумным насосом Р обеспечивают глубокий вакуум в вакуумной рубашке измерительного элемента, что кон- 

[c.49]

    Для смешения можно применять также и совместный помол фторопласта-4 и наполнителя (26) при очень низких температурах (при охлаждении жидким азотом). [c.40]

    Основное преимущество охлаждения жидким азотом состоит в простоте [c.307]

    Поскольку гранулированный едкий натр содержит некоторое количество воды, его помещают в вакуумную снстему лишь после охлаждения жидким азотом.[c.464]

    Ацетонитрил-2-O. В эвакуированную колбу с магнитной мешалкой (примечание 1), содержащую 10,5 жмоля кристаллического серного ангидрида, перегоняют 10,06 жмоля мета-нола-С при охлаждении жидким азотом. Смесь перемешивают при охлаждении на ледяной бане до окончания реакции (примечание 2) и затем еще в течение 30 мин. при комнатной температуре. Колбу отсоединяют от вакуумной линии и при охлаждении жидким азотом прибавляют по каплям 10 мл 7,5 М раствора цианистого калия. Смесь постепенно доводят до комнатной температуры и перемешивают в течение 30 мин. Продукт реакции отгоняют в колбу емкостью 40 мл и для обеспечения количественного переноса вещества три раза прибавляют по 10 мл воды. Радиохимический выход 96% (примечание 3). 

[c.556]

    Порошки, предназначенные для нанесения покрытий, получают в шаровых мельницах путем измельчения гранул, охлажденных жидким азотом. Производительность этих мельниц достаточно высока, а получаемые порошки имеют размер частиц меньше 300 мкм. При измельчении гранул ПА 12 [16] достигается следующее распределение частиц по размерам Размер частиц, 

[c.205]

    Вследствие большой реакционной способности фтор обычно перерабатывают сразу по выходе его из электролизера. В случае необходимости транспортировать фтор предпочитают сжижать путем глубокого охлаждения жидким азотом или кислородом. Сжижение фтора прн более высоких температурах под давлением затруднено сильной коррозией движущихся частей компрессоров. В связи с этим представляет интерес применение для сжатия фтора диафрагменного четырехступенчатого компрессора [c.321]

    Коэффициент ожижения для такого аппарата при температуре предварительного охлаждения (жидкий азот под атмосферным давлением) 69 °К составляет 16—207о-Для работы ожижителя необходим постоянный поток газа 5 [78]. Водородный ожижитель производительностью 20 л/ч жидкого водорода показан на рис. 24 [78]. [c.69]

    М.етод ректификации газов па медной колонке с охлаждением жидким азото]м доступен не для всякой лабораторрси.

Отсутствие жидкого азота, сосу/- оъ для хранения его, соответствующего вакуумного насоса, опытного стекллодува является препятствием к его осуществлению. [c.863]

    Вторая и третья фракции газа, получаемые ректификацией с охлаждением твердой углекислотой, содерИ 1ат те же компоненты, что и в случае охлаждения жидким азотом, и определение их ничем не отличается от ранее описанного. Из всего сказанного следует, что ректификация с охла ждением твердой уг.пекислотой очень легких газов не может давать достаточнс точных результатов. Ректификация тяжелы.х газов этим способом будет дават Ь почти те же результаты, что и нри охлаждении жидким азотом. [c.864]

    Аналогичный NjHj по составу полиимид — осаждается при охлаждении жидким азотом продуктов термического разложения HN3 около 1000 °С (по схеме HN3- -Nj -f NH). Это нерастворимое в жидком азоте синее вещество уже прй —125°С переходит в Nh5N3. 

[c.406]

    Контактное нафевательное устройство [4] позволяет осуществить испытание неметаллических материалов в широком интервале положительных и отрицательных температур. При отрицательных температурах испытания начинают с охлаждения жидким азотом до температуры минус 150°С металлических стержней нафевателя. Испытания от комнатных температур начинают без предварительного охлаждения стержней путем включения нафевателей. [c.70]

    Для охлаждения колонки и Дефлегматора предпочтительнее (для безопасности работ) ярименять жидкий азот при очистке газов с температурами кипения ниже — ЮО С и смеси твердой СОа с ацетоном или спиртами, если те-мпературы кипения превышают —100 °С Если приемником чистой фракции является стеклянный конденсатор, то при охлаждении жидким азотом не исключена возможность конденсации кислорода из воздуха а таких случаях для охлаждения следует пользоваться жидким воздухом. О предосторожностях при работе с жидким воздухом ом. стр. 59- 

[c.55]


    Пооле того как при налаженном режиме в вермей части колонки установится постоянная температура, начинают мед-лен1Но отгонять газ, постепенно открывая кран V. Первую порцию отгоняющегося гааа выпускают через насос 1, пока не установится температура, соответствующая температуре кипения основного компонента — метана. Газ отгоняют при постоянной температуре и атмосферном давлении в предварительно эвакуированный и охлажденный жидким азотом стальной баллон 9, переключая соответствующим образом краны V и VI. Последнюю порцию дистиллята снова выпусжают через насос. Стальной вентиль VII закрывают, удаляют жидкий азот и испаряют жидкий дистиллят из баллона 9 в предварительно эвакуированный баллон II для хранения чистого газа. Пробу газа для анализа отбирают в круглодонную колбу 7 емкостью 
[c.304]

    В качестве промышленного способа извлечения гелия применяется способ фракционированной конденсации сопутствуюш,их гелию газов при постепенном охлаждении газа до весьма низких температур. Наиболее низкую критическую температуру после гелия имеет водород 1 (iкpит = —239,9° С). Получение таких низких температур в промышленных установках связано с большими материальными затратами, поэтому очистку гелия от водорода проводят не методом конденсации водорода, а химическими методами или адсорбцией на активированном угле. Следующей наиболее трудно сжижаемой примесью гелия является азот. При давлении 150 кПсм и охлаждении жидким азотом, кипящим под вакуумом, до температур —200, —203° С можно получить технически чистый гелий, содержащий 

[c.179]

    На рис. 8.8 показаны схема и Т,. -диаграмма процесса ожижения нодорода с предварительным охлаждением азотом, кипящим под пакуумом. Как видно из схемы, та-1 ой процесс ожижения водорода 1) принципе не отличается от процесса ожижения воздуха с предва-1>ительпым охлаждением, показанного на рис. 8.7. Сжатый водород, проходя через змеевик, находящийся в жидком азоте, охлаждается до Ту. При Рт=15 МПа и Тд—80 К изотермический ароссель-эффект AtV=18S кДж/кг и у=0,17. С дальнейшим понижением температуры It возрастает и соответственно увеличивается доля у ожижаемого юдорода. При Гэ=70К (охлаждение жидким азотом под давлением около 29 кПа) у повышается до 0,3. [c.215]

    Если требуется цианистый водород очень высокой степени чистоты, полученный газ подвергают фракционированной дистилляции. Для этого испаряют сконденсированный газ а приемник, охлаждаемый жидким азотом, и, попеременно расплавляя -и снова замораживая цианистый воДород, откачивают с помощью вакуумного насоса неконденсирую1цнеся газы. Эфу операцию повторяют до тех пор, пока ста-точное давление неконденсирующихся газов (при охлаждении жидким азотом) не будет равным нулю. После этого проводят фракционную перегонку в вакууме, контролируя чистоту отдельных фракций методом измерения давления насыщенного пара при 0°С. Если перед фракционной -перегонкой и после нее давление пара не изменяется, газ чистый. [c.253]

    Полупроводниковые детекторы обладают существенно более высоким энергетич. разрешением. На их базе созданы многоканальные рентгенорадиометрич. анализаторы, позволяющие определять одновременно 10-15 элементов с пределами обнаружения %. Для автоматизации процессов измерений и расчета концентраций элементов используют микро-ЭВМ, входящие в состав анализатора. Созданы программы, позволяющие проводить обработку сложных рентгеновских спектров пробы. С целью снижения (на 2-3 порядка) пределов обнаружения применяют методы хим. концентрирования (экстракцию, осаждение и др.). Недостаток полупроводниковых детекторов на основе 81 и Ое-необходимость их охлаждения жидким азотом. Разработаны детекторы с термоэлектрич. охлаждением и полупроводниковые детекторы (на основе HgI2 и др.), не требу Ю1дие охлаждения в процессе эксплуатации. [c.244]

    Хотя в оборудовании, находящемся под очень низким давлением, отсутствуе г возможность конденсации сколько-нибудь значительных количеств кислорода, тем не менее любую часть установки, отсоединенную от системы откачки, перед охлаждением жидким азотом следует т1цателыю проверять на отсутствие утечек, так как конденсация кислорода в любой части, содержащей органические вещества, может привести к серьезному взрыву. Такие элементьЕ установки после проведения эксперимента необходимо отсоединять от вакуумной линии и, поддерживая в них температуру жидкого азота, перемещать в безопасное место, где они могут бьггь открыты и медленно нагреты до окружающей температуры.[c.41]

    Хладагент R728. Химическая формула N2. Относится к группе ГФУ (HF ). Жидкий азот применяют в качестве криогенного охлаждающего средства в некоторых странах (Англия, США и др.). При атмосферном давлении температура кипения азота составляет -196 °С, а удельная теплота парообразования 199кДж/кг. Нетоксичный и экологически чистый (ODP = О, GWP = 0) хладагент. Криогенный метод охлаждения жидким азотом предусматривает одноразовое его использование. Этот метод реализуется в безма-шинной проточной системе, в которой рабочее вещество не совершает замкнутого кругового процесса. [c.26]

    Интерфейс с холодной ловушкой. Интерфейс с холодной ловушкой (рис. 14.2-7) был разработан Уилкинсом и др. в конце 1980-х гг. как более чувствительная альтернатива интерфейсу с проточной ячейкой [14.2-8]. Впоследствии это устройство было адаптировано Гриффитсом [14.2-9]. Оно основано на криоулавливании определяемых веществ перед анализом. Хроматографический элюат непрерывно поступает через нагреваемый капилляр малого диаметра на пластину из 2п8е, охлажденную жидким азотом до 77 К. Пластина движется, перенося сконденсированную пробу в фокус микроскопа, который [c.610]

    Фтор, сохраняемый в кварцевой ловушке при охлаждении жидким азотом и жидким воздухом, всасывают через медный мембранный вентиль в прибор (рис. 139). Можио использовать Рг из стального баллона. В кварцевый реактор помещают 100%-ную HNO3, полученную путем перегонки смеси дымящей азотной кислоты и конц. h3SO4 при давлении 20 мм рт. ст. и комнатной температуре. (При хорошем охлаждении она не должна разлагаться.) К реактору присоединяют кварцевую осушительную трубку со свежеобезвоженным КР для того, чтобы удалить НР. Далее следуют три кварцевые ловушки, охлаждаемые жидким Ог или каким-нибудь другим способом до —183 °С. Две первые служат приемниками, последняя только предохраняет от попадания влаги из атмосферы. Затем следуют манометр для контроля вакуума и стеклянный кран. Для получения вакуума служит водоструйный насос, изготовленный из металла. [c.227]

    Для этих целей используют азот, воздух или углекислоту. Наиболее распространено охлаждение жидким азотом, который получается в виде побочного продукта при производстве кислорода. Система охлаждения жидким азотом (рис. ХУП. 12) обеспечивает поддержание в кузове температуры воздуха до —20 °С при температуре наружного воздуха до 45 °С. Сосуд 2 с жидким азотом, имеющий вакуумнопоршневую изоляцию, размещен внутри кузова авторефрижератора. Для поддержания избыточного давления в сосуде служит испаритель 5, в который жидкий азот поступает через вентиль 3 и регулятор давления 4. [c.307]

    Бромуксусная-1-О кислота (примечание 5). В колбу емкостью 25 мл, содержащую 0,082 г (1,0 лмоля) ацетата-1-С натрия и 1,5 лг красного фосфора, при охлаждении жидким азотом перегоняют в вакууме 0,0375 г (1,0 жмоля) безводного хлористого водорода, 0,079 г (1 жмоль) свежеперегнанного хлористого ацетила и 0,192 г (1,2 жмоля) брома (примечание 6). Колбу запаивают в вакууме и нагревают на кипящей водяной бане до исчезновения окраски свободного брома (1—5 час. ) Полученное вещество растворяют в 1 мл воды. Выход 75—80% (примечание 7). [c.365]

    Фo гeн- , полученный из 0,1012 г карбоната-С ” бария (примечание 2), переносят с помощью тока азота и конденсируют при охлаждении жидким азотом в колбе, содержащей замороженную смесь 1,5 мл 1,7 н. раствора едкого натра и 0,050 г сернокислой соли диаминокарбоновой кислоты, полученной из d-биотина (примечание 3). Из колбы быстро откачивают газ и закрывают ее с помощью крана. Затем смесь нагревают до комнатной температуры и встряхивают в течение 1 часа. Полученный раствор подкисляют (примечание 4), отделяют выпавший при этом осадок и перекристаллизовывают его из воды. Выход [c.382]

    В колбу для гидрирования помещают 5 мл 50%-ного спирта и катализатор (никель Ренея), полученный из 0,100 г сплава Ренея (примечание 2), после чего перегоняют в эту колбу в высоком вакууме и при охлаждении жидким азотом 0,102 г ацето-нитрила-1- . Нитрил гидрируют при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 4,5 часа поглощается рассчитанное количество водорода (115 мл). Смесь перегоняют в ловушку, содержащую избыток 2 н. соляной кислоты. После испарения получают 0,195 г неочищенной солянокислой соли амина, которую переносят с помощью 5 мл воды в пробирку № 1 прибора Крэга для противоточного распределения. Добавляют 10 мл эфира, затем 5 мл 1 н. раствора едкого натра и выделяют свободное основание. После 40 распределений между водой и эфиром (по 10 мл каждого) наиболее быстро продвигающийся диэтнламин-1, I – ]” оказывается поглощенным в пробирках № 10 и № 11, которые содержат по 10 мл 1 н. соляной кислоты. После испарения получают 0,047 г (35%) продукта. [c.571]


инженер поможет – Охлаждение азотом инструмента

 


Когда сам материал заготовки устойчив к теплу, это явление особенно ярко выражено. Именно этот эффект объясняется тем, что такие материалы, как титан, инконель и уплотненное графитовое железо (CGI), настолько трудны для обработки. Больше всего при обработке этих материалов требуется охлаждение.

 

СОЖ выводит тепло из процесса обработки, но оно делает это с определенного расстояния – неспособное охладить зону резания, где создается тепло, а где инструмент режет металл. Шпиндель с внутренним подводом СОЖ наиболее близок к охлаждению этой зоны.


Однако, существенное увеличение производительности инструмента может быть достигнуто за счет того, что механизм охлаждения находится до самой точки, где происходит резание. Поставщик станков MAG полагает, что ключ к такому охлаждению не встречается в традиционной СОЖ, а скорее в способности к поглощению тепла самого инструмента.

МАГ стремится увеличить это поглощение. Компания представила новую разновидность криогенной обработки, которая не только доказала свою эффективность в различных сложных материалах, но и теперь доступна в качестве опции на большинстве моделей обрабатывающих центров компании.

 

Было обнаружено, что в различных применениях, связанных с обработкой титана, эта криогенная обработка значительно увеличивает срок службы инструмента примерно в 10 раз. В системе используется азот.

Эта сама по себе не новая идея, но запатентованный метод MAG отличается от предыдущих подходов. Другие применения охлаждения азота включали погружение всей рабочей зоны в азот или распыление азота из внешнего сопла.

 

 

Подход MAG, который был первоначально разработан R & D фирмой Creare Inc., лучше всего рассматривать как «минимальное количество» криогенной обработки. При таком подходе жидкий азот протекает через шпиндель и через инструмент с низкой скоростью, аналогичной смазке минимальным количеством, или MQL. Однако, в отличие от MQL, цель здесь не смазывание. Вместо этого цель охлаждается. Цель – экстремальное охлаждение. Этот момент является основополагающим.

 


Это средство охлаждения представляет собой совершенно иной способ мышления о металлообработке. При более типичной механической обработке жидкость смазывает срез и / или смывает инструмент и деталь, чтобы отвести тепло. Напротив, роль жидкости в криогенной механической обработке – это охлаждение. Температура охлаждающей жидкости поступающей в зону резания может быть + 20 ° C. Жидкого азота составляет -160 ° С, а разность между ними почти 180 ° С. Этого различие достаточно, чтобы превратить инструмент в радиатор.

 

Учитывая чрезвычайно низкую температуру, инструмент может выступать в качестве тепловой губки, вытягивая тепловую обработку от режущей кромки и в корпус инструмента, так что срок службы и рабочие характеристики инструмента не должны ухудшаться преждевременно.

 

 


Различия в производительности

MAG работает над этой низкопоточной версией криогенной обработки почти 4 года. Большая часть работ по разработке была в сотрудничестве с компанией по защите аэронавтики Lockheed Martin.Теперь MAG может обеспечить шпиндели, спроектированные для доставки криогенной жидкости в любой из обрабатывающих центров. На любом из этих обрабатывающих центров жидкий азот из накопительного бака протекает через шпиндель и через специально изолированный инструмент.

 

MAG предоставляет инструменты, изменяя стандартные режущие инструменты с линии Cyclo Cut. Компания говорит, что в этом процессе могут использоваться различные типы инструментов из этой линии. Например, в то время как твердосплавные инструменты были применены к большинству термостойких материалов заготовки, инструмент PCD оказался наиболее эффективным для криогенной обработки CGI.

 

 

В титане инструмент, работающий на 300 sfm (агрессивный для этого материала), изнашивается через 1 минуту под СОЖ, и работает 10 минут при охлаждении азотом.

 

Разница в производительности между криогенной механической обработкой и обычной обработкой с СОЖ велика на более низких скоростях, и уменьшается на более высоких скоростях и полностью исчезает при высокоскоростной обработкой. В испытании по обработке нержавеющей стали криогенная обработка обеспечила в 10 раз лучшую производительность.

Оператор может выбирать на ЧПУ способ охлаждения в зависимости от материала, инструмента и режимов.

 

 

Охрана труда.

Одним из сюрпризов для команды MAG (которая была сосредоточена на улучшениях производительности) был интерес к потенциальной выгоде криогенных технологий для безопасности сотрудников. После криогенной обработки нет жидкости, оставшейся на поверхности узлов станка, что исключает травмы при подскальзывании и при уборке.

 

 

Другой набор преимуществ относится к природной среде.

Вместо использования выпускаемой жидкости для охлаждения, криогенная обработка просто использует азот, вещество, которое берется из природного воздуха и возвращается обратно в воздух.

 

Не требуется удаление жидкости.

Азот не может загрязнять воздух и, кроме того, не может загрязнять медицинские компоненты или другие чувствительные детали.


Криогенная механическая обработка также имеет более низкие требования к мощности, чем традиционная механическая обработка. В то время как СОЖ нуждается в мощности для насосов и фильтрации, единственные требования к мощности в системе жидкого азота связаны с извлечением и сжатием азотной обработки, которую, вероятно, будет выполнять поставщик жидкого азота, поставляющий заполненный резервуар.

 


Стоимость Cube MAG

Оборудование для механической обработки сегодня тестируется с применением криогенной механической обработки на современных станках. Компания предлагает комплект для испытаний, включающий держатель с жидкостной азотной линией.

 

Комплект не обеспечивает идеального испытания, потому что установка криогенной доставки внутри держателя инструмента увеличивает длину свеса и ставит под угрозу жесткость установки. Тем не менее, набора должно быть достаточно, чтобы потенциальные пользователи могли определить, какой будет экономический эффект после внедрения криогенной обработки.

 

 

Сегодня можно получить значительную экономию средств. Поскольку база пользователей этой технологии еще небольшая, станки модифицируются по мере необходимости для криогенного охлаждения. Но даже сегодня производительность, получаемая от криогенной обработки, потенциально достаточно высока, чтобы сделать модернизацию недорогой в относительном выражении.

 

Если расход инструмента измеряется с точки зрения затрат на кубический миллиметр материала, то ожидается, что криогенная механическая обработка в конечном итоге позволит достигнуть использования самой дешевой режущей кромки, которую когда-либо видела промышленность .

Система жидкого азота обращает внимание на то, что тепло является реальной проблемой обработки высокотемпературных материалов, но эта проблема не является чем-то новым. Конструкторы инструментов, ориентированные на эти материалы, всегда признавали, что управление теплоснабжением вызывает большие проблемы. Например фреза «Max-Flute» от Cyclo Cut имеет 20 винтовых канавок для обработки, таких металлов как титан и инконель. В этих материалах скорость резания ограничена теплом, а легкие радиальные глубины резания не уменьшают тепло получаемое от инструмента.

Однако плотность канавки инструмента позволяет пользователям достичь высокой производительности. Большое количество канавок обеспечивает высокую линейную скорость подачи в миллиметрах в минуту. Это обеспечивает высокую скорость удаления металла, хотя радиальная глубина резки и нагрузка на стружку остаются достаточно низкими, чтобы удерживать температуру инструмента.

 

 

Применение криогенного охлаждения позволяет достичь действительно прогрессивных технологий и существенно снизить стоимость обработки.

 

Буду рад комментариям ниже!

Экзотические виды систем охлаждения процессоров и видеокарт для разгона | Жидкостное охлаждение | Блог

У большинства из нас на процессорах и видеокартах стоит обычное охлаждение из радиаторов и тепловых трубок. Однако если вы оверклокер и вам нужны более низкие температуры и серьезный разгон, то придется глядеть в сторону сборных систем водяного охлаждения, систем с элементами Пельтье, «фреонок» и даже азотных стаканов. Давайте вспомним самые экзотические системы охлаждения, дающие очень низкие температуры и позволяющие ставить рекорды разгона.

Бурный расцвет систем охлаждения произошел в конце 90-х годов, совпав с огромными темпами роста рынка процессоров и видеокарт. Оверклокинг тогда из нишевого хобби превратился в популярное занятие, приносившее видимый рост производительности. Многие покупатели новых процессоров и видеокарт стали пытаться «выжать» из них дополнительные мегагерцы. Тем более, что прирост частот при разгоне в 30-50% был в то время нормальным явлением.

Если вы пробовали разгонять видеокарту или процессор, то наверняка сталкивались с главным ограничивающим фактором разгона — ростом температур. Хороший разгон не обходится без повышения напряжения, которое вызывает не линейный, а квадратичный рост тепловыделения и энергопотребления. Первыми пасуют обычные кулеры, потом — кулеры с теплотрубками, и если вы хотите наращивать частоту дальше, то, скорее всего, начнете смотреть в сторону водяного охлаждения.

Сборные системы водяного охлаждения

Системы водяного (жидкостного) охлаждения (СЖО) обеспечивают гораздо более эффективный отвод тепла от комплектующих за счет того, что вода имеет более высокие, чем у воздуха, теплоемкость и теплопроводность. При этом есть возможность создать очень тихую систему за счет гораздо большей, чем у обычных кулеров, площади радиаторов.

В последние годы в продаже появилось много необслуживаемых СЖО, которые дают более высокую эффективность, чем обычные кулеры на теплотрубках. Однако у них есть минусы в виде ограниченного срока службы и невозможности вмешаться в конструкцию для чистки, ремонта или замены компонентов. Этих минусов лишены сборные или «кастомные» СЖО. 

В них вы можете гибко менять конфигурацию, добавляя, к примеру, водоблок на видеокарту, чипсет, память и даже на систему питания процессора. Можно ставить более мощную помпу и радиатор большей площади для увеличения производительности. 

Сборная СЖО имеет гибкость в монтаже и не привязана к определенному сокету, корпусу или видеокарте. Вы можете подстраивать ее под свои нужды, и при апгрейде смена креплений сокета не станет для вас неприятным сюрпризом.

СЖО может обеспечить очень эффективный отвод тепла от видеокарты. Водоблок типа «фулкавер» накрывает видеокарту целиком, отводя тепло и от видеопроцессора, и от чипов памяти, и от системы питания. При этом получается очень компактная система, идеально подходящая для построения ПК с двумя видеокартами.

Сборные СЖО начального уровня могут продаваться в наборах для сборки, например Thermaltake Pacific C240 DDC Soft Tube Water Cooling Kit или Alphacool Eissturm Hurricane Copper 45.


Более продвинутые компоненты СЖО приходится покупать уже в специализированных магазинах и здесь проявляется один из их минусов — высокая цена. Еще из минусов СЖО можно назвать потенциальный риск протечки жидкости, необходимость периодической чистки и перезаправки системы и довольно высокую сложность сборки.

Стоит отметить еще два способа охлаждения с помощью азотных стаканов. Один из них более дешев и доступен — это охлаждение с помощью сухого льда. Он представляет собой двуокись углерода, или углекислый газ, замороженный до температур около -78 градусов. Температуры, в результате получающиеся на процессоре, ниже, чем при охлаждении жидким азотом, но достаточны для получения любительских рекордов.

Второй способ — это использование в азотном стакане жидкого гелия. Температура его составляет 269 градусов ниже нуля, а стоимость в 15-20 раз выше, чем у жидкого азота. Обычно такой разгон проводится на спонсорские деньги и является довольно редким событием. 

Определенную трудность составляет подбор комплектующих, выдерживающих столь низкие температуры без появления coldbug.

Итоги

За последние годы рынок экзотических систем охлаждения изменился — СО на основе фреона и на элементах Пельтье стали уделом узкого круга энтузиастов. Найти их в продаже практически нереально. А азотные стаканы остаются нишевым решением для установки рекордов.

А вот рынок СЖО бурно развивается, и сегодня вы можете купить хорошую сборную систему водяного охлаждения за умеренную сумму. Тем более, что новые многоядерные процессоры требуют СЖО уже даже для небольшого разгона. 

Добавьте сюда возможность тихой работы и кастомизации под новые сокеты и видеокарты и вы получите почти идеальную систему охлаждения на сегодня.

А начать можно и с готового набора СЖО.

Расширенный охлаждения жидким азотом камеры с интеллектуальными функциями

О продукте и поставщиках:
Alibaba.com предлагает широкий спектр высококачественных, интеллектуальных и расширенных наборов охлаждения жидким азотом камеры. для различных целей измерения. Эти многофункциональные предметы, предлагаемые на сайте, оснащены всеми новейшими функциями и изготовлены с использованием передовых технологий для оптимальной работы. Эти умные гаджеты просты в эксплуатации и доступны как в полуавтоматическом, так и в полностью автоматическом вариантах.  Эти продукты сертифицированы и проверены регулирующими органами, чтобы гарантировать безупречную работу и долговечность. Берите эти продукты у ведущих охлаждения жидким азотом камеры. поставщикам и оптовикам на сайте множество предложений и скидок.

Широкий выбор охлаждения жидким азотом камеры. на стройплощадке изготовлены из прочных материалов, таких как АБС, чтобы обеспечить долгий срок службы и очень устойчивы к сложным условиям использования. Эти экологически чистые продукты оснащены интеллектуальным функционалом, позволяющим измерять различные оптические и фотографические качества, а также плотность различных материалов, независимо от твердого или жидкого. Эти продукты также находят применение в отдельных областях, таких как медицинское сканирование, обработка пленок, нефтяная промышленность, энергетические исследования и многие другие.

Обширный выбор премиум-класса охлаждения жидким азотом камеры. на Alibaba.com разделены на категории в зависимости от цвета, дизайна, размеров, емкости и характеристик, из которых покупатели могут выбирать. Эти устройства энергоэффективны и работают как от электричества, так и от аккумулятора. Они поставляются с автоматической калибровкой и интеллектуальным цифровым дисплеем и являются водонепроницаемыми и термостойкими. Эти устройства также обладают высокой стабильностью, а также превосходными функциями защиты от помех для безупречного функционирования.

Просмотрите различные диапазоны охлаждения жидким азотом камеры. на Alibaba.com и покупайте эти продукты в рамках бюджета. Эти продукты можно настраивать по индивидуальному заказу, они представлены в модном элегантном дизайне с гарантийными сроками. Послепродажное обслуживание также предлагается наряду с недорогими вариантами обслуживания.

Дополнительное оборудование

Система охлаждения жидким азотом LNCS
 

Система охлаждения жидким азотом LNCS является наиболее производительной и гибкой системой охлаждения для дифференциальных сканирующих калориметров серии Q. Она позволяет работать на приборе при минимальных температурах -180°С, позволяет охлаждать образец с наиболее высокой скоростью (-140°С/мин) и верхним значением температурного диапазона +550°С. Типичные скорости контролируемого охлаждения приведены в таблице ниже. Время балистического охлаждения от +550°С до комнатной температуры не превышает 5 мин. Данная система охлаждения автоматически заполняется от танка с низким давлением и поддерживает уровень обеспечивая длительную работу ДСК. Система совместима с любым ДСК серии Q, кроме Q20P.

Скорости контролируемого охлаждения от 550°C

Скорость линейного охлаждения До температуры
100 °C/мин 200°C
50 °C/мин 0°C
20 °C/мин -100°C
10 °C/мин -150°C
5 °C/мин -165°C
2 °C/мин -180°C

 

Рефрижераторная система охлаждения RCS90
 

Рефрижераторная система охлаждения – это наиболее частый выбор пользователей ДСК для  комфортного проведения исследований методами ДСК или МДСК в широком диапазоне температур. Так как это герметичная закрытая система, требующая только электричества для нормальной работы, система используется там, где трудно или невозможно достать какой либо охлаждающий агент. Головка охлаждающей системы разработана таким образом, что полностью исключает намерзание, часто являющееся причиной погрешностей в других системах. RCS90 представляет собой двухуровневую систему охлаждения с диапазоном температур от -90°С до +550°С. Типичные скорости контролируемого охлаждения приведены в таблице ниже. Время балистического охлаждения от +550°С до комнатной температуры не превышает 7 мин. Система совместима с любым ДСК серии Q, кроме Q20P.

Скорости контролируемого охлаждения от 550°C

Скорость линейного охлаждения До температуры
100 °C/мин 300°C
50 °C/мин 120°C
20 °C/мин -20°C
10 °C/мин -50°C
5 °C/мин -75°C
2 °C/мин -90°C
Рефрижераторная система охлаждения RCS40
 

Рефрижераторная система охлаждения  – это наиболее частый выбор пользователей ДСК для  комфортного проведения исследований методами ДСК или МДСК в широком диапазоне температур. Так как это герметичная закрытая система, требующая только электричества для нормальной работы, система используется там, где трудно или невозможно достать какой либо охлаждающий агент. Головка охлаждающей системы разработана таким образом, что полностью исключает намерзание, часто являющееся причиной погрешностей в других системах. RCS40 представляет собой одноуровневую систему охлаждения с диапазоном температур от -40°С до +400°С. Типичные скорости контролируемого охлаждения приведены в таблице ниже. Время балистического охлаждения от +400°С до комнатной температуры не превышает 7 мин. Система совместима с любым ДСК серии Q, кроме Q20P.

Скорости контролируемого охлаждения от 400°C

Скорость линейного охлаждения До температуры
65 °C/мин 250°C
50 °C/мин 175°C
20 °C/мин 40°C
10 °C/мин 0°C
5 °C/мин -15°C
2 °C/мин -40°C
 
Cистема воздушного охлаждения FACS
 

Система воздушного охлаждения FACS удобна в тех лабораториях, которые решают задачи, связанные с ДСК-измерениями выше комнатной температуры (от комнатной до 725°С). Данная система представляет собой воздушный радиатор, зафиксированный на охладительном фланце ДСК ячейки и продуваемый воздухом под давлением.
FACS очень эффективна и позволяет проводить быстрое охлаждение образца от высоких температур до комнатной. Если диапазон рабочих температур в эксперименте ограничен сверху 100-150°С рекомендуется для более высоких скоростей охлаждения дополнить систему насадкой QCA с жидким азотом.
Для нормальной работы системе FACS требуется источник сжатого воздуха (чистого, свободного от пыли, масла и влаги) с двалением 2-4 атм (максимально на вход FACS можно подавать до 8 атм) работающий непрерывно, поэтому в случае отстутствия в лаборатории сети сжатого воздуха рекомендуется выделить для ДСК с системой FACS специальный безмасляный компрессор, который будет осуществлять непрерывную подачу воздуха в систему. Система совместима с автосемплером и автоматической крышкой, полностью автоматизирована и не требует никакого дополнительного присмотра оператора в процессе или между экспериментами.

Ручная система охлаждения QCA
 

Ручная система охлаждения QCA  – это наиболее доступная и универсальная система охлаждения для ДСК серии Q, разработанная для быстрого охлаждения образца от высоких температур до низких с использованием жидкого азота.
Система представляет собой специальную насадку на калориметрическую ячейку. Нижняя часть насадки опирается на охлаждающий фланец ячейки ДСК, тогда как в верхней части расположен резервуар для охладителя.
К достоинствам QCA можно отнести:
1) невысокую стоимость
2) простоту в использовании
3) универсальность с точки зрения температурных диапазонов (система позволяет при использовании жидкого азота работать во всем диапазоне температур ДСК серии Q от -180°С до 725°С).
Система интересна еще и тем, что может использовать самые разнообразные охладители (твердые или жидкие) – жидкий азот, воду, лед, сухой лед, смесь льда с солью, смесь сухого льда с ацетоном и другие. Охладитель будет определять нижнее значение температуры ячейки ДСК. Необходимо отметить, что использование охладителя, который испаряется (сухой лед, жидкий азот) удобнее, чем охладителя, который плавится, так как в последнем случае нужно предусмотреть способ удаления жидкости из стакана (например, резиновую грушу).
Основными ограничением QCA можно считать необходимость непрерывно следить за уровнем охладителя (т.е. даже при высокой степени автоматизации процедуры эксперимента, пользователь не может оставить прибор без присмотра) и невозможность работы QCA с автосемплером или автоматической крышкой.

Циркуляционная охлаждающая система CCS
 

Циркуляционная охлаждающая система – это вариант доступного по цене устройства охлаждения для ДСК серии Q, которое адаптировано для использований различных охлаждающих жидкостей. Кроме того, эта система может использоваться с предыдущими моделями калориметров. CCS включает петлевой теплообменник, в котором циркулирует вода или антифриз на водной основе. Для работы с CCS рекомендуется использовать циркулятор PolyScience Model 612, который позволяет работать при температурах от 500 to -5 °C. Однако по желанию пользователя для охлаждения CCS можно использовать любой другой циркулятор или водопроводную воду с расходом не менее 1 л/мин. Нижняя температурная граница определяется охлаждающей жидкостью и может снижена до  -15 °C.

Фотокалориметрическое устройство PCA
 

Фотокалориметрическое устройство PCA предназначено для облучения образцов видимым и ульрафиолетовым излучением и используется совместно с дифференциальными сканирующими калориметрами DSC Q2000. При взаимодействии образцов (обычно фотополимеров) со светом происходит выделение тепла в результате химического превращения. Этот тепловой эффект может быть использован при изучении кинетики фотохимических реакций.

Основой PCA является фильтровый фотометр с ртутной лампой высокого давления, которая излучает в диапазоне от 250 до 650 нм. По умолчанию PCA включает широкополосный фильтр (320 – 500 нм). Дополнительно можно использовать фильтры с диапазонами 250 – 450 нм, 320 – 390 нм, 400 – 500 нм, а также фильтры видимого диапазона с границами 390 или 490 нм.

Ртутная лампа обеспечивает полную интенсивность в 25 Вт/см2 Это позволяет получить интенсивность от 20 до 100 мВт/см2 на образце, в зависимости от апертуры PCA и использованных нейтральных фильтров. Нестабильность интенсивности не превышает ± 100 мкВт/см2, что не влияет на тепловой эффект фотохимических реакций.

Фотокалориметр PCA может работать в импульсном режиме или в режиме постоянного излучения. PCA совместима с охлаждающими системами FACS, RCS90 и RCS40. Температурный диапазон от 50 до 250оС.

Система контроля влажности DMA-RH 
 

Система контроля влажности DMA-RH предназначена для изучения механических свойств образца при контролируемых и/или меняющихся относительной влажности и температуре. Система специально разработана для прибора DMA Q800. В настоящий момент DMA-RH предоставляет самые широкие возможности выбора относительной влажности и температуры для динамического механического анализа из доступных на мировом рынке. Подробнее….

Экстремальный разгон c жидким азотом (HIT 2006)

Статьи

Опубликовано: 31.05.2007

Автор: TiN

Большинство «продвинутых» пользователей если и занимается разгоном своих железных друзей, то с использованием только штатного воздушного охлаждения. Некоторые, кого не устраивает шум вентиляторов – устанавливают системы водяного охлаждения, которые также способствуют и лучшему разгону. Однако уже не первый год все рекордные показатели производительности достигаются только при использовании экстремальных методов. Наиболее доступный и распространенный из них – системы фреонового охлаждения, или в просторечии «фреонки». Существуют разновидности для охлаждения процессоров и видеокарт. Охлаждение этого типа позволяет охладить компьютерное «железо» до сильно низких температур, вроде 110 градусов Цельсия ниже нуля, для самых мощных установок. Многие энтузиасты уже купили, или самостоятельно изготовили себе «фреонки».


Кроме того, наша лаборатория также разработала и изготовила прототип фреоновой установки, которая активно используется для тестирования процессоров и участия в проекте HwBot, который представляет из себя мировой рейтинг разгона компьютеров. На момент публикации статьи команда сайта Topmods.NET входит в лучшую двадцатку команд в мире, занимая 18-место. Кроме того, любой желающий может присоединиться к нам, для публикации своих личных достижений в разгоне.

Но наиболее сильное охлаждение фреонки обеспечить неспособны, нужно использовать только жидкого азота. Как известно из элементарной физики, кипящая жидкость отбирает тепло из окружающей среды и тратит его на кипение. Азот кипит при температуре -196 градусов Цельсия, поэтому если его налить в металлический сосуд – то его стенки и дно быстро охладятся до такой же температуры. На этом принципе и построено охлаждение компьютера с применением жидкого азота. На процессор, видеокарту устанавливаются специальные медные «стаканы», в которые уже наливается кипящий азот.

Наливая его разное количество – можно грубо регулировать температуру на процессоре или видеокарте. Кроме того, при разгоне с жидким азотом требуется постоянно его подливать, и одновременно одному человеку следить за уровнем и заниматься разгоном очень сложно. Обычно действует команда из двух человек, один занимается обеспечением охлаждения, подливая азот в стакан небольшими порциями, другой разгоняет железо и проводит тесты. На выставке HIT 2006 разгоном занимались оверклокеры с псевдонимами TiN (Цеменко Илья) и xooler (Денис Ильин).

Однако далеко не каждое железо заработает при таких низких температурах, и это основная причина, почему нельзя просто купить самые быстрые комплектующие, заморозить их и получить мировой рекорд производительности. Разные электронные компоненты по-разному реагируют на холод, и если хоть одна деталь выйдет за допустимые режимы работы – верный риск выхода из строя. Например, самая распространенная проблема – замерзание электролита внутри конденсаторов возле сокета. Если случится замыкание внутри конденсатора – он станет перемычкой, и несглаженное напряжение сразу попадет на процессор. Поэтому нужно хорошо понимать, как правильно производить экстремальный разгон, сведя к минимуму риск повреждения системы, часто стоящей не одну тысячу долларов. Так, в один из предварительных тестов «азотного» охлаждения с процессором Intel Pentium 4 661 во время разгона случилась ошибка, и неверно определилась частота шины при температуре процессора -96 градусов Цельсия.

В сети встречались и более диковинные случаи, когда процессор Pentium начинал называть себя Celeron, или вообще просто «Unknown CPU». Таким образом, экстремальных оверклокеров поджидает масса неожиданных моментов, и разница между обычным разгоном и экстремальным аналогична разнице между ездой на автомобиле по городу и гонке на специальном треке на специально настроенных и переделанных автомобилях. Поэтому не пытайтесь выезжать на трек на вашем любимом «Жигуле» :).

На выставке HIT 2006 все желающие имели возможность своими глазами увидеть, как разгоняется компьютер при охлаждении жидким азотом. Многие даже смогли собственными руками почувствовать холод кипящего азота, когда он попадал на руки. Капельки быстро скатывались на пол и выкипали, не успев охладить поверхность кожи. Для разгона был подготовлен специальный стенд из самого производительного железа, доступного на тот момент:

Процессор Intel Core 2 Extreme QX6700 “Kentsfield” (4 ядра, номинальная частота 2660МГц)
Мат. плата eVGA NVIDIA nForce 680i SLI
Два модуля памяти по 1GB Kingston HyperX-2 8500 (5-5-5-15, чипы Micron D9GMH)
Видеокарта NVIDIA GeForce 8800GTX (768MB памяти, частоты штатные)
Два винчестера по 74GB Western Digital Raptor в массиве RAID-0
Блок питания Tagan 1100W Quad-SLI.

Примечательно, что это был первый случай экстремального разгона новейшего четырехядерного процессора Intel на территории СНГ. Эти процессоры непросто разгонять, т.к. несмотря на один корпус и один сокет, фактически – это два процессора Core 2 Duo E6700. 4 ядра позволяют получить в настольном ПК возможности, которые ранее доступны были лишь в серверном сегменте. Простой пример – 2 ядра могут быть отведены для кодирования домашнего видео, а два других в это время могут обрабатывать 3D-графику в новейшей игре. Однако есть и сложности. Поскольку процессор состоит и двух кристаллов, то обмен между ними происходит и использованием общей шины и оперативной памяти. Это сильно замедляет некоторые операции, и обеспечивать стабильную работу такого тандема сложнее даже в штатном режиме работы. И чтобы обеспечить максимально надежную работу была использована топовая материнская плата на чипсете NVIDIA nForce 680i SLI специально предназначенная для разгона и 4-ядерных процессоров Intel Core 2 Extreme. Выбор оперативной памяти был остановлен на оверклокерских Kingston HyperX2 из-за ручного отбора чипов Micron D9GMH производителем и гарантированной работы на частоте 1066МГц. Именно на этой частоте и работала память во время проведения всех тестов. Не поддается сомнению и тот факт, что последнее железо потребляет невероятное количество электроэнергии, и вполне способно заменить собой бытовой обогреватель или утюг. За обеспечение питания отвечал блок питания Tagan c мощностью 1.1 киловатта. От этого источника можно свободно запитать два мощных компьютера с массой винчестеров и несколькими видеокартам, имеется даже 4 разъема для питания PCI-Express видеокарт. Особенно это актуально для тандема из двух NVIDIA GeForce 8800GTX, каждая из которых требует два разъема питания. К сожалению, все тесты по экстремальному разгону были проведены только с одной видеокартой, т.к. вторая не успела приехать вовремя. Для обеспечения быстрой загрузки и записи результатов в качестве накопителей для хранения данных был применен массив RAID 0 из двух cкоростных винчестеров Western Digital Raptor 74GB. Ведь во время загрузки операционной системы и тестов жидкий азот будет выкипать зря. Винчестеры этой серии – единственные настольные диски которых вращаются со скоростью 10000 об\минуту. При использовании штатного колера Intel процессор в простое разогревался до температуры +48 градусов, что примерно соответствует уровню тепловыделения предыдущего поколения двуядерных процессоров Pentium D, что является неплохим достижением. Количество ядер удвоилось, а тепловыделение осталось примерно тем же. Такая рабочая температура не помешала разогнать каждое из его четырех ядер до 3000Мгц, таким образом, получился аналог двух процессоров Core 2 Extreme X6800, но в одном сокете.

Стоит заметить, что разгон сначала осуществлялся поднятием множителя, благо линейка Core 2 Extreme позволяет это делать без ограничений. Такой метод разгона снижает нагрузку на материнскую плату и память, ведь они работают на своих номинальных частотах. Именно на частоте 3000Мгц и были произведены все настройки и установка ОС Windows 2003 SE SP1, которая считается одной из лучших для тестирования и разгона. Никаких специальных оптимизаций произведено не было. На материнскую плату и видеокарту были установлены последние версии, доступные на момент проведения разгона. Также было решено не разгонять видеокарту, чтобы увидеть – можно ли только с экстремально разогнанным процессором превзойти результат обычной полностью настроенной и разогнанной системы с применением воздушного охлаждения. Особенно это интересно, если учесть, что двухядерные Core 2 Duo в большинстве традиционных задач вроде игр оказываются быстрее равночастотных Core 2 Quad, из-за пока еще малораспространенной оптимизации программ под 4 ядра. Поэтому нашей основной задачей в разгоне стал разгон процессоров Core 2 Duo и Core 2 Extreme (Quad) до максимума, при этом система на двуядерном CPU тестировалась только на воздушном охлаждении, но в компенсацию этому GeForce 8800GTX в тестах с Core 2 Duo была разогнана до частот 620\2100. После начальной проверки всех комплектующих на стабильную работу задачей охлаждения процессора занялась «фреонка». Она представляла собой прототип серийной системы PhaseCool от Topmods.NET. Мощность установки позволяла замораживать любые современные процессоры до температуры 40 градусов ниже нуля. Конкретно тестовый процессор сигнализировал о температуре -38 градусов при простое. Во время нагрузки известной программой S&M версии 1.8.0 температура процессора поднималась до -33 градусов. В итоги при использовании такого охлаждения процессор был разогнан еще сильнее, до частоты 3733МГц по каждому ядру, что уже составило внушительные 40% от номинала. Хороший результат разгона для первого четырех-ядерного процессора за всю историю настольных компьютеров.

Стоит заметить, что в таком режиме система могла работать без перерывов и без дополнительного присмотра, что делает использование «фреонок» полезным для энтузиастов желающих получать максимально производительные ПК сохраняя традиционное удобство использования. На территории СНГ даже продаются компьютеры с уже установленными системами фреонового охлаждения процессоров. Но одно дело охладить процессор фреоном до -40, а совсем другое использовать жидкий азот, который позволяет достичь температуры в четыре раза холоднее. Были предприняты дополнительные меры защиты материнской платы. Вокруг сокета и с обратной стороны был уложен специальный нагревательный кабель мощностью 25Вт. Он служит для подогрева конденсаторов и поверхности платы, чтобы они не промерзали. На обратной стороне материнской платы также был проложен специальный пористый теплоизолирующий материал, подобный применяемому в кондиционерах. Ведь толщина платы небольшая, и под действием холода от стакана она промерзает насквозь. Вокруг сокета платы и чипсета также везде уложен теплоизолятор. Следующий этап – установка медного стакана на процессор. Здесь важно обеспечить равномерный и плотный прижим массивного основания стакана к чипу. Ведь если допустить перекос и возникновение зазора – процессор останется совсем без охлаждения, что точно не пойдет на пользу. После запуска очень просто проверить надежность прижима, для этого достаточно зайти в BIOS и понаблюдать за температурой. Если она будет на уровне +35, и плавно будет расти в течении нескольких минут – значит все в порядке. После этого можно понемногу наливать азот в стакан. Температура резко упадет, и с этого момента можно приступать непосредственно к разгону. Напряжение процессора в BIOS устанавливалось на максимум, что составляло 1.8В, что больше штатного в полтора раза. Использовать постоянно такое напряжение даже с фреоновым охлаждением опасно для процессора. Также было повышено напряжение на память до 2.35В, чтобы гарантировать надежную работу при повышенной частоте. При использовании охлаждения азотом очень важно постоянно поддерживать нагрузку на процессоре. Это связано с риском переохлаждения процессора ниже температуры -130. Если температура опустится ниже этой границы – процессор сбоит и отказывается стартовать. Во время тестов несколько раз приходилось сливать азот со стакана и длительно отогревать комплектующие феном. После процедура установки стакана и разгона заново повторялась.


Прогрев CPU

Множитель процессора был повышен до 14. 0, шина поднята до 308Мгц. Таким образом, итоговая частота после разгона составила 4311 МГц. Этот результат на 62% превышает штатную тактовую частоту, и возможно только при использовании столь мощного низкотемпературного охлаждения. Стабильность системы достаточная для прохождения популярных графических тестов Futuremark 3Dmark была достигнута на частоте 4255МГц, при этом результаты тестов можно просмотреть в итоговой таблице. На этой же частоте были пройдены тесты SuperPi mod 1.4, СineBench 2003 и некоторые другие.

После окончания выставки HIT 2006 разгон с применением жидкого азота так понравился, что начали этим заниматься уже в лабораторных условиях, вдали от зрителей и фотоаппаратов журналистов. Частоты поднимались, да и прогресс не стоял на месте. Некоторое время назад нам удалось протестировать процессор Intel Core 2 Extreme QX6700 на частоте свыше 4.7GHz и получить весомый балл среди мировых достижений разгона. Кроме этого, во время дополнительных тестов удалось занять 5-е место в мире по частоте процессоров, разогнав бедный Celeron 347 до частоты 7613Мгц. Это даже более чем двухкратный прирост относительно номинала.

А на данный момент проходят испытания новых стаканов для охлаждения видеокарт на парочке новейших NVIDIA GeForce 8800 Ultra. На сегодня участник нашей команды DeDaL уже смог подняться на 15-е место в мире в зале славы HWBOT в рейтинге 3Dmark03 среди одиночных видеокарт. И это несмотря на слабый процессор Сore 2 Duo E6320 3.2GHz. Видеокарту удалось разогнать до частоты ядра 810Мгц, при этом частота шейдерного блока увеличилась до 2000Мгц.


Также автор сей статьи и дружественный нам сайт Modlabs.NET недавно провели бенч-сессию с процессором Intel Core 2 Duo E6600, который благодаря температуре -120°С смог разогнаться до 5.2ГГц, а стабильность достаточную для прохождения тестов была достигнута на частоте около 5ГГц. В скором времени надеемся улучшить результат этого процессора благодаря новой, уникальной конструкции азотного охладителя для процессора.

Остается заметить, что экстремальный разгон – это своеобразный спорт, на достижение наилучшего результата любыми средствами, и цена зачастую не имеет значения. Повторять все описанные эксперименты в домашних условиях может быть опасным не только для компьютерной начинки, но и для жизни экспериментатора и окружающих. Кроме того, с современным темпом развития электроники в этом нет большой необходимости, ведь достичь той же производительности можно просто дождавшись выхода нового поколения процессоров. Intel с новой линейкой процессоров Core всем смогла продемонстрировать, как новая архитектура перечеркивает все достижения старой, и никакой разгон не в силах изменить эту ситуацию.

Статья была написана для журнала «Железо», №36.
Оставайтесь с нами, а также комментируйте статью на форуме.

Опубликовано: 31.05.2007

Автор: TiN

Потоковые гелиевые и азотные охладители Cryocool

Потоковые гелиевые и азотные охладители Cryocool

CRYO Industries of America (CIA) производит охлаждающие системы уже более 25 лет. По всему миру установлено примерно 5000 систем. Линейка установок охлаждения потоком газа (потоковые охладители) CRYOCOOL открывает новые горизонты для кристаллографии, позволяя исследователям воспользоваться преимуществами оборудования с температурным диапазоном, не имеющим аналогов на рынке.

Третье поколение потоковых охладителей CRYOCOOL использует однопоточную технологию «Never-Ice», которая делает эти системы самыми эффективными и самыми экономичными среди всех аналогов. Эффективность состоит в сниженном на 50% потреблении жидкого криогенного вещества (азота или гелия в зависимости от модели и температурного диапазона) при значительно более низких температурах газа, чем те, что могут предложить системы охлаждения конкурентов. Линейка CRYOCOOL имеет температурный диапазон от 4.5 до 500 K.

Потоковые охладители Cryocool имеют несколько модификаций в рамках трех крупных групп:

На основе жидкого азота

  • CRYOCOOL – PC
  • CRYOCOOL – TC
  • CRYOCOOL – LN3

На основе жидкого гелия

Генератора замкнутого цикла (не требуют жидкого хладагента для работы) 

  • CRYOCOOL – G2
  • CRYOCOOL – G2b
  • CRYOCOOL – Low Temperature (низкотемпературный)

Снимок кристалла при температуре жидкого гелия в системе CRYOCOOL

Аксессуары:
  • Генератор газообразного азота со встроенным компрессором сжатого воздуха
  • Система автоматического долива для систем на основе жидкого азота
  • ПО CRYOCONTROL II для наблюдения и контроля всех систем с вашего компьютера

 

Эксплуатация системы

На основе жидкого азота:

Однопотоковая система ‘CRYOCOOL’ от компании CRYO обеспечивает непрерывный поток холодного газообразного азота. Скорость потока контролируется электронно, путём настройки напряжения блока питания потока. Система проста в эксплуатации – достаточно включить блок питания, чтобы поток мгновенно начал охлаждать образец! Температура потока газа поддерживается автоматически с помощью температурного PID-контроллера.

Транспортный дьюар снабжён двумя объемами жидкого азота. Внутренний резервуар окружён основным внешним резервуаром. Это значит, что он окружён жидким азотом той же температуры, и, соответственно, приток тепла – нулевой (разница температур практически равна нулю). Это позволяет точно настраивать скорость потока путём простой подачи питания на нагреватель, так как он является единственным источником тепла.

Система CRYOCOOOL-LN3 имеет модульную конструкцию с облегчённым доступом ко всем компонентам. Уровень жидкого азота в потоковом охладителе управляется электронным регулятором уровня, который настраивается на фабрике и не требует калибровки. Всё это позволяет сохранять в газогенераторе постоянные условия работы в течение долгого периода времени и обеспечивает постоянный поток, независимый от давления или изменений в другом резервуаре. Долив не изменяет температуру образца.

Эта система имеет очень низкие эксплуатационные расходы – не нужна линия осушения, отсутствуют ледяные пробки, не требуются мембранный насос экранировка потоком газа! Она практически не требует обслуживания и крайне проста в эксплуатации. Пропускная способность – достаточно высока, а контроль потока и температуры – очень точен, благодаря чем низкие температуры образца достигаются быстро. Наконец, технология “Never-Ice” исключает необходимость использования экранировки газом и препятствует образованию инея на сопле и в области образца.

На основе жидкого гелия:

Однопотоковая система ‘CRYOCOOL-LHe’ обеспечивает непрерывный поток холодного газообразного гелия. Скорость потока можно регулировать простым в обращении игольчатым клапаном. Технология ‘Never-Ice‘ исключает необходимость экранирующего газа. Образцы (кристаллы) можно охладить до температур ниже 10K (-263°C), практический минимум составляет 4.5K (-269°C). Система крайне проста в эксплуатации – просто настройте нагреватель, вставьте передающую линию в транспортный дьюар, откройте игольчатый клапан – и начнется охлаждение! После пуска гелия требуется всего несколько минут для выхода системы на режим. Для экономии гелия поток можно полностью перекрыть между сериями сбора данных. Стабильной работы после перезапуска можно достичь через 20 минут.

Температура потока газа поддерживается автоматически с помощью температурного PID-контроллера. В сопло охладителя встроен теплообменник с кремниевым диодом, дающий обратную связь с контроллером. Системы CRYOCOOL полностью ликвидируют сложности работы с экранирующим газом после смены скорости потока.

CRYOCOOL-LHe обеспечивает:

  • Беспрепятственный доступ к кристаллу в течение длительного времени с минимальным радиационным повреждением
  • Значительное повышение точности снимаемых данных
  • Самые низкие возможные параметры атомного замещения
  • Повышенное разрешение
  • Сниженный фоновый шум
  • Более долговечные кристаллы улучшенного качества
  • Эффективное мгновенное охлаждение
  • Температуры до 4.5K
  • Высокую мощность охлаждения
  • Улучшенный термический интерфейс

Системы “cryogen free” (рефрижераторы замкнутого цикла, использующие газ комнатной температуры):

Системы замкнутого типа обеспечивают непрерывный холодный поток газообразного гелия или азота, не используя жидкий гелий и азот. Рефрижератор обеспечивает необходимое охлаждение. Первоначально данная технология была разработана для NASA для проверки датчиков газа, но в данный момент используется для применения и в кристаллографии.

Системы CRYOCOOL-G2 и G2b снабжены технологией ‘Never-Ice’, которая полностью исключает необходимость экранировки газом! «Тёплое», незамерзающее сопло препятствует образованию льда при низких температурах – как снаружи, так и внутри. Системы CRYOCOOL-G2 и G2b применяют генератор азота для извлечения азота из воздуха. Система обладает простым кнопочным управлением, и использует воздух комнатной температуры для выработки холодного газообразного азота (до 80K (-193°C). Возможна работа с гелием – однако для этого требуется газообразного гелий – при этом минимальная температура составляет примерно до 11K (-266°C).

Аксессуары

CRYO объединяет генераторы азота LC/MS в своей линейке моделей CRYOCOOL без жидких хладагентов. Эти уникальные генераторы соответствуют требованиям третьего поколения систем CRYOCOOL по потоку газа, его чистоте и давлению.

Скорость потока варьируется от 12 до 40 л/мин. Возможна установка одного или нескольких рефрижераторов. С помощью техники адсорбции при переменном давлении, генераторы обеспечивают непрерывный поток чистого сухого азота, без необходимости во вторичной очистке. Они полностью совместимы со всеми известными интерфейсами APCI и ESI. Модели со встроенными сухими компрессорами дают дополнительную надёжность подачи, полностью ликвидируя зависимость от подачи наружного воздуха.

С небольшим количеством жидкого азота Doom Eternal может работать со скоростью 1000 кадров в секунду на ПК

(Источник: Bethesda)

Геймерам нравится высокая частота кадров. Но представьте себе безумную скорость в 1000 кадров в секунду.

Ну, это возможно в игре Doom Eternal для ПК — если у вас есть жидкий азот под рукой.

В марте создатели Doom Eternal, id Software, хвастались тем, что движок игры теоретически способен развивать скорость более 1000 кадров в секунду. Единственная проблема — сегодняшнее аппаратное обеспечение ПК; даже высокопроизводительная машина может выжать только 250 кадров в секунду при запуске Doom Eternal с разрешением 1080p.

Самой id Software удалось достичь 400 кадров в секунду в игре только с использованием собственных настроек ПК. Таким образом, достижима ли скорость 1000 кадров в секунду в реальном мире, оставалось неясным, пока издатель игры, Bethesda, не решил попытаться ответить на вопрос.

Оказывается, шутер от первого лица может достигать более 1000 кадров в секунду, но вам придется разогнать и без того мощный игровой ПК, разогнав процессор и видеокарту сверх обычных характеристик. Чтобы продемонстрировать это, Bethesda привлекла компьютерных экспертов из польского ритейлера x-kom, которые создали игровую установку с использованием восьмиядерного процессора Intel Core i7-9700K, но увеличив максимальную тактовую частоту с 4.от 9 ГГц до 6,6 ГГц.

Графический процессор Asus ROG Strix RTX 2080 Ti также был повышен с 1,6 ГГц до 2,4 ГГц. Кроме того, специалисты x-kom оснастили свою машину блоком питания мощностью 1200 Вт, что примерно в два раза больше, чем обычно требуется для графического процессора.

Первоначально установка позволяла машине достигать скорости от 500 до 600 кадров в секунду при запуске Doom Eternal. Но чтобы достичь отметки в 1000, специалистам x-kom пришлось использовать жидкий азот, чтобы машина не перегревалась и не закипела внутренние цепи.

(Фото: Бетесда)

Использование жидкого азота для охлаждения ПК, безусловно, экстремально. Но это устоявшаяся практика в сообществе разгонщиков ПК, которое фокусируется на тестировании пределов компонентов ПК. Жидкость, температура которой может достигать -320 градусов по Фаренгейту, сливается в металлический «горшок», расположенный сверху процессора. Жидкость в конечном итоге испарится, но кастрюля замерзнет, ​​и ЦП останется прохладным.

Благодаря жидкому азоту машина смогла достичь отметки в 1000 без расплавления на второй день испытаний.

(Фото: Бетесда)

«Убийца Судьбы (главный герой игры) шел по открывающемуся коридору уровня «Ад на Земле» Doom Eternal, когда все восемь ядер ЦП работали на частоте почти 6,6 ГГц, а счетчик кадров зафиксировал ровно 1006 кадров в секунду. Он даже поднялся до 1014 кадров в секунду во время обучающей карты, превысив цель в 1000 кадров в секунду с запасом кадров», — написала Bethesda в объявлении.

Тем не менее, безумно высокая частота кадров изначально наблюдалась, когда игрок смотрел на пустую стену.Таким образом, машине было легче отображать графику. Когда дело дошло до реального игрового процесса, ПК с охлаждением жидким азотом мог производить от 400 до 600 кадров в секунду, согласно видео, которым поделилась Bethesda. Разрешение для игры также было 720p с отключенным HDR.

Тем не менее, подвиг, безусловно, впечатляет. И, по словам Bethesda, это показывает, что графические технологии в Doom Eternal будут улучшаться по мере того, как геймеры обновляют свои игровые ПК. Теперь все, что нам нужно, это монитор, способный работать со скоростью 1000 кадров в секунду.

Примечание редактора: Эта история была обновлена, чтобы описать, когда была достигнута скорость 1000 кадров в секунду.

Получите наши лучшие истории!

Подпишитесь на Что нового сейчас , чтобы каждое утро получать наши главные новости на ваш почтовый ящик.

Этот информационный бюллетень может содержать рекламу, предложения или партнерские ссылки. Подписка на информационный бюллетень означает ваше согласие с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки на информационные бюллетени в любое время.

Замкнутые системы охлаждения жидким азотом

DH Industries имеет давнюю и прочную репутацию в области проектирования и поставки замкнутых систем жидкостного охлаждения, в которых в качестве источника холода используются эффективные криогенераторы Stirling Cryogenics.

Хотя в большинстве систем в качестве хладагента используется азот (LN2) (благодаря его доступности и/или диапазону температур), можно использовать любую криогенную жидкость с теми же расчетными параметрами.

В этих системах криогенный LN2 транспортируется к потребителю, где холодная жидкость извлекает энергию из системы путем нагрева и/или испарения.Более теплая жидкость/отходящий газ собирается и по замкнутому контуру подается в (а) криогенератор(ы), где энергия удаляется, а газ снова сжижается.

Эти системы, как правило, очень эффективны: обычно в случаях, когда установка охлаждается с помощью большого количества LN2, холодный отходящий газ теряется. При этом много усилий (энергии), которые потребовались для его производства и охлаждения, тратится впустую. Однако за счет сбора, повторного использования и повторного сжижения газа экономится холод, и для повторного производства жидкого азота требуется меньше энергии.В случае, если потребителю не требуется какое-либо охлаждение, система переключится в режим ожидания, чтобы поддерживать себя в холоде, включая и выключая кулер.

Как минимум, эти системы состоят из одного или нескольких криоохладителей, резервуара для хранения жидкого азота и (с вакуумной изоляцией) трубопроводов, ведущих к потребителю, и обратных трубопроводов. Чаще всего в системе будет какой-то насос (для обеспечения протекания жидкости), криогенные клапаны, соединения и контрольно-измерительные приборы. Благодаря нашему более чем 50-летнему опыту мы разработали ноу-хау и опыт для проектирования и определения размеров таких установок.

Все криогенераторы Стирлинга (одно- и двухступенчатые) могут быть рассмотрены для интеграции в такие замкнутые системы. Возможны и распространены системы с несколькими охладителями. Криогенераторы SPC-1 и SPC-4 (криоохладители) компании Stirling обеспечивают мощность криогенного охлаждения в диапазоне 500–4000 Вт при 77K. Их можно использовать в рабочем диапазоне 150–50 Кельвинов. Двухступенчатые криогенераторы Stirling SPC-1T и SPC-4T обеспечивают мощность криогенного охлаждения в диапазоне прибл. 20 -800 Вт от 15-40К.

Компания Stirling Cryogenics может помочь вам в разработке технологического процесса и выборе подходящего оборудования.

Для получения дополнительной информации о том, как производится холод, см.:
Цикл Стирлинга

Приложения

Области применения и рынки, где системы охлаждения LN2 с замкнутым контуром доказали свою жизнеспособность:

  • Высокотемпературные сверхпроводники (кабели)
  • Магнитное охлаждение
  • Аэрокосмическая отрасль
  • Камеры моделирования космического пространства и кожух охлаждения
  • Охлаждение прибора
  • Обсерватории
  • Тепловая защита
  • Криокамеры (криотерапия)
  • МЛЭ охлаждение

Для особых случаев доступны несколько надстроек:
  • Охлаждающая головка с вакуумной изоляцией: В случае, если ожидается, что система будет работать при температуре ниже 77 Кельвинов, мы рекомендуем использовать охлаждающую головку и трубопроводы с вакуумной изоляцией. Для применений выше 77K можно использовать охлаждающие головки с перлитовой изоляцией.
  • Нагреватели антифриза:
    В случае, если система будет работать вблизи точки замерзания жидкости (например, около 65K для LN2), существует риск замерзания жидкости. Это заблокирует холодную головку и прекратит процесс охлаждения. Для предотвращения этого в качестве опции доступны встроенные нагреватели для защиты от замерзания.
  • Переохлаждение:
    Если в процессе охлаждения не допускается кипение жидкости (образование пузырьков) (например, для высокотемпературных кабелей), LN2 может находиться под давлением и переохлаждаться.Таким образом, LN2 будет охлаждать приложение, нагревая его без кипения. Для достижения этого режима работы доступны переохладители/нагнетатели давления.
  • Управление мощностью:
    Системы будут иметь управление мощностью, подходящее для приложения. Это может быть операция включения/выключения отдельных криогенераторов, но доступны и дополнительные опции. Каждый охладитель может (опционально) управляться преобразователем частоты в диапазоне 100-60%. Дальнейшее управление возможно путем добавления усовершенствованного регулятора давления гелия
  • .
  • Насосы
    В случае, если для транспортировки LN2 требуются насосы (LN2), они могут быть поставлены и интегрированы.Для этой цели в рамках нашего бренда CryoZone мы разработали высокоэффективный насос LN2. Также доступны насосы сторонних производителей.
  • Резервуары, буферы и соединительные линии:
    В зависимости от режима работы могут потребоваться дополнительные резервуары, буферы и/или соединительные линии. Как правило, они имеют вакуумную изоляцию. Такое оборудование может поставляться и интегрироваться. Возможны разные поставщики и производители.
  • Контрольно-измерительные приборы, клапаны и предохранительные устройства:
    Для правильной и безопасной работы потребуются клапаны (ручные или автоматические), контрольно-измерительные приборы (давление, температура, расход) и предохранительные устройства. Как правило, они имеют вакуумную изоляцию. Такое оборудование может поставляться и интегрироваться. Возможны разные поставщики и производители.

Наша продукция

Отправную точку наших решений см.:

 

загрузок

A Контур водяного охлаждения для ЖИДКОГО АЗОТА

Одним из самых загадочных элементов технологической индустрии являются экстремальные оверклокеры. Так же, как дрэг-рейсинг для автомобилей, экстремальный разгон для компьютеров: пробовать все и вся, чтобы сделать самый быстрый тест.Это означает изменение компонентов, наличие сверхоптимизированной ОС и, в определенной степени, сценарий без денег.

Одна из причин разгона — выделение тепла, и это необходимо держать под контролем. Помимо воздушного и водяного охлаждения, существует охлаждение ниже нуля с использованием таких предметов, как сухой лед, для охлаждения процессоров в течение 20 минут, необходимых для этого специального рекорда производительности. Жидкий азот — излюбленный инструмент экстремальных оверклокеров, он достаточно прост в обращении и «достаточно» дешев, а немногие счастливчики играли с жидким гелием.

Обычно жидкий азот, поскольку он сублимируется из жидкости в газ, требует выхода: возможность выхода с помощью открытого горшка является ключом к тому, как заставить систему разгоняться выше 6 ГГц. EVGA сошла с ума, разработав замкнутую систему с водяным контуром для жидкого азота. Я не могу объяснить, насколько это безумие.

Как показано на изображении выше, использование этих охлаждающих жидкостей вызывает появление влаги, а вода вредна для системы. Разгон с жидким азотом требует подготовки материнской платы, чтобы влага не воздействовала на компоненты.Что именно EVGA делает здесь, чтобы остановить влагу, я понятия не имею. Инструмент, который у них есть, называется ROBOCLOCKER.

Хотите быть в курсе всех наших материалов Computex 2018?
 
Ноутбуки
 
Оборудование
 
Чипсы
 
Следите за последними новостями AnandTech здесь!

Охлаждение жидким азотом

Многие низкотемпературные процессы используют возможности азота для охлаждения и замораживания. Узнайте, какие методы используются в каких приложениях и почему.

Химическая промышленность (CPI) использует азот — в виде газа или жидкости — в широком диапазоне применений (1, 2). Газообразный азот (GAN) может инертизировать сосуды и линии продувки, чтобы устранить опасность взрыва и предотвратить нежелательные реакции окисления, которые могут снизить качество продукта. Жидкий азот (LIN) используется в инновационных технологиях охлаждения и заморозки.

LIN является эффективным и удобным хладагентом благодаря своей доступности, низкой стоимости и инертным свойствам.Он также является практичным криогеном для большинства низкотемпературных применений из-за чрезвычайно низкой температуры кипения (–195,8°C) и высокой холодопроизводительности при атмосферном давлении. Даже при повышенном давлении тепловые свойства LIN (таблица 1) делают его эффективной охлаждающей средой для быстрого охлаждения технологических процессов до низких температур.

В этой статье описываются методы использования жидкого и газообразного азота для охлаждения и замораживания, а также некоторые конкретные применения в химической и фармацевтической промышленности.

Методы охлаждения LIN

Несколько методов охлаждения используют возможности охлаждения LIN в периодических или непрерывных процессах.

  • прямое поверхностное (полукосвенное) охлаждение (рис. 1а). LIN обеспечивает охлаждение через единую проводящую стенку, холодная поверхность которой замораживает или охлаждает потоки жидкости или газа.
  • вторичный контур (косвенный) охлаждение (рис. 1b). Температура кипения LIN поддерживается промежуточным теплоносителем (HTF) для улучшения контроля температуры.Температуру HTF можно настроить на желаемую температуру процесса, такую ​​низкую, как точка кипения LIN. Затем HTF обеспечивает охлаждение через проводящую стенку для замораживания материалов или охлаждения жидкостей.
  • холодная ГАН охлаждение (рис. 1с). LIN испаряется, а явная теплоемкость холодного GAN используется для охлаждения. Дополнительный LIN вводится для контроля температуры. Охлаждение происходит через проводящую поверхность или путем обдува холодным ГАН непосредственно охлаждаемых материалов.
  • прямой впрыск LIN/распылительное охлаждение (рис. 1d). LIN впрыскивается или распыляется непосредственно на материалы или процессы. Материалы и процессы охлаждаются скрытой теплотой парообразования LIN; в зависимости от конструкции системы охлаждения явная теплоемкость холодного ГАН также может способствовать охлаждению. Это эффективное использование холодопроизводительности LIN.
  • иммерсионное охлаждение (рис. 1е). Прямое погружение в LIN охлаждает или замораживает материал.Скорость охлаждения почти полностью зависит от скрытой теплоты парообразования LIN. Общая скорость теплопередачи, как правило, ниже, чем при прямом впрыске/распылительном охлаждении LIN, потому что GAN обладает защитным эффектом — пузырьки, образующиеся при турбулентном кипении LIN, создают пограничный слой пара вокруг погруженного материала, тем самым снижая общий коэффициент теплопередачи.
Таблица 1. Тепловые свойства жидкого азота при различных давлениях.
Теплота парообразования, кДж/кг KJ / KG- ° C теплопроводность пара, J / MS- ° C
1 -195.8 5,592.8 0.137 1.08 0,007
3 -185.1 5157.5 0.118 0.118 0,15 0,009
6 -176.6 4,720.9 0.102 1.16 0,011
7 9
9 4 351.59 0.091 1.38 1.38 1.38 0.012
12

7

12 -166.3 4,005.4 4,005.4 0,083 1.083 1.53 0,013

Пригодность определенного метода охлаждения зависит от приложения и природы материалов или процессов для охлаждения.Холодное охлаждение GAN, например, является привлекательным вариантом для охлаждения хрупких материалов, в то время как прямое впрыскивание/распыление LIN или охлаждение погружением могут повредить структуру материала. Кроме того, холодный ГАН и охлаждение вторичного контура можно использовать, когда критически важно работать при температуре выше точки замерзания материалов или жидкостей, чтобы избежать замерзания, которое может повредить материал или заблокировать процесс. В приложениях, где требуется мгновенное замораживание, часто используется прямой впрыск LIN / охлаждение распылением или охлаждение погружением.

Эти методы замораживания и охлаждения LIN используются в различных приложениях. В оставшейся части этой статьи представлен обзор некоторых применений LIN для охлаждения/замораживания в химической и фармацевтической промышленности.

Криогенное измельчение и измельчение

Охлаждение LIN обеспечивает криогенное измельчение и измельчение для измельчения в порошок до микронного или субмикронного размера материалов, которые в противном случае было бы трудно измельчить при температуре окружающей среды. Этот процесс подходит для материалов с высокой вязкоупругостью, адгезионными свойствами или термической чувствительностью.

Вязкоупругость . Такие материалы, как каучук и эластомерные гели, обладают высокой вязкоупругостью — 90–193, т. е. 90–194, они сопротивляются сдвиговому течению, растягиваются при ударе и возвращаются в исходное состояние при снятии напряжения. Вязкоупругие свойства прямо пропорциональны температуре; поэтому понижение температуры делает материал хрупким, что делает фрезерование более легким и эффективным.

Адгезионные свойства . Липкие материалы, такие как воск и маслянистые биологические образцы, имеют тенденцию прилипать к другим материалам и поверхностям.При измельчении в условиях окружающей среды они накапливаются в мельнице, тем самым снижая производительность мельницы, резко увеличивая энергопотребление и, в конечном итоге, блокируя процесс. Низкие температуры подавляют механизмы адгезии, ответственные за липкость, и увеличивают когезионные межмолекулярные силы, делая материалы более хрупкими и менее липкими и, следовательно, более легкими для измельчения.

Термическая чувствительность. Некоторые материалы теряют свою химическую, биологическую или электрохимическую активность при повышенных температурах; например, тепло может повредить фармацевтические препараты на белковой основе.Поскольку в процессе измельчения выделяется тепло, для контроля температуры при обработке этих чувствительных материалов необходимо охлаждение.

Тепло, выделяемое при фрезеровании, также затрудняет обработку вязкоупругих и клеящихся материалов. Поэтому очень важно контролировать температуру мельницы, а также температуру измельчаемого материала. Криогенное измельчение включает охлаждение материалов и/или мельницы, как правило, за счет прямого впрыска LIN (рис. 2). Впрыскиваемый LIN также инертизирует атмосферу, что предотвращает нежелательные реакции окисления.

Рис. 1. Методы охлаждения LIN. (a) Проводящая стена, охлаждаемая LIN, замораживает или охлаждает контактирующие с ней жидкости. (b) Жидкий теплоноситель (HTF) служит промежуточным охлаждающим агентом между LIN и жидкостью для улучшения контроля температуры. (c) Холодный ГАН охлаждается через проводящую стенку или может обдуваться непосредственно охлаждаемой жидкостью. (d) LIN непосредственно впрыскивается или распыляется на материал или в процесс. (e) Когда материал непосредственно погружается в LIN, пузырьки, образующиеся при турбулентном кипении, создают границу пара вокруг материала, что снижает общий коэффициент теплопередачи.

Лиофилизация

Лиофилизация, или сушка вымораживанием, обезвоживает термочувствительные материалы ( например, , белки) путем замораживания материала с помощью LIN с последующей контролируемой сублимацией в вакууме. Материалы могут подвергаться лиофилизации для сохранения микроскопических структур (, например, , клеточные структуры) и для повышения стабильности продукта при длительном хранении и транспортировке. Механическое охлаждение с помощью компрессоров использовалось для сублимационной сушки, но LIN приобрела популярность, поскольку позволяет лучше контролировать процесс замораживания и имеет более широкий диапазон рабочих параметров (3) .

В небольших операциях материалы могут быть заморожены путем погружения в LIN или прямого охлаждения поверхности перед помещением в вакуумную камеру. В крупномасштабных операциях (рис. 3) охлаждение вторичного контура LIN (с использованием жидкого теплоносителя) является наиболее экономичным и эффективным методом заморозки, поскольку обеспечивает быстрое замораживание при криогенной температуре и гибкий контроль температуры для ускорения вакуумной сушки. . После замораживания вакуумный насос вызывает сублимацию большей части замороженного растворителя на этапе первичной сушки.Криогенный конденсатор, охлаждаемый за счет прямого охлаждения поверхности LIN, максимизирует скорость массопереноса растворителя от замороженного материала к поверхности конденсатора. Любой физико-химически связанный растворитель (, например, , вода), не удаленный во время первичной сушки, удаляется во время вторичной сушки, когда температура материала и вакуум повышаются. Если лиофилизируемый материал чувствителен к кислороду, заполнение инертным газом нарушает вакуум, сохраняя при этом инертную атмосферу.

Рис. 2. При криогенном измельчении LIN охлаждает материалы, которые трудно измельчить при температуре окружающей среды. Поскольку в процессе измельчения выделяется тепло, температура мельницы также регулируется прямым впрыском LIN.

Криогранулирование

Криогранулирование – это низкотемпературный метод изготовления гранул, которые чаще всего имеют сферическую или полусферическую форму и имеют диаметр от 0,5 мм до 5 мм (4) . Он часто используется для гранулирования термочувствительных материалов, таких как бактериальные культуры и пробиотики.Поскольку криогранулирование эффективно мгновенно замораживает материалы, его используют для предотвращения фазового разделения компонентов в растворах, коллоидах или суспензиях, а также для формирования гранул с высокой степенью гомогенности. Три распространенные формы криогранулирования с охлаждением LIN: прямое поверхностное замораживание, иммерсионное замораживание LIN и холодное замораживание GAN.

Прямое поверхностное замораживание (рис. 4а). Капли замерзают на холодной поверхности, такой как вращающийся барабан из нержавеющей стали, который охлаждается за счет прямого впрыска LIN внутрь барабана.Образующиеся пеллеты всегда имеют полусферическую форму с плоским основанием. Размер и форму можно изменить, регулируя параметры процесса, такие как расстояние, на которое падают капли, и скорость замерзания.

LIN иммерсионная заморозка (рис. 4b). Капли замерзают при погружении в LIN. По мере погружения капель LIN бурно кипит, что затрудняет контроль распределения размера и формы гранул. Тем не менее, этот метод обычно дает высокий процент сферических гранул.

Холодная заморозка GAN (рис. 4c) . Cold GAN замораживает капли во время их свободного падения, образуя сферические гранулы с узким распределением по размерам. Однако очень важно контролировать переменные процесса, такие как размер капель, температура GAN и геометрия морозильной камеры, чтобы предотвратить агломерацию капель или их прилипание к боковым стенкам при падении.

Преимущество гранулирования заключается в том, что оно улучшает текучесть и смешиваемость продукта. Улучшенная текучесть облегчает дальнейшую транспортировку и упаковку.Гранулы можно легко и точно смешивать или смешивать для получения продуктов с различными свойствами. Кроме того, гранулирование сводит к минимуму образование мелких частиц и пыли, снижая риск взрыва пыли и воздействия на органы дыхания.

Рис. 3. LIN обеспечивает охлаждение флаконов с пробой через контур вторичного теплоносителя (HTF). Во время вакуумной сушки LIN также охлаждает конденсатор, создавая низкотемпературную холодную ловушку для удаления растворителя.

Криогенная распылительная сушка вымораживанием

Криогенная распылительная сушка вымораживанием (SFD) позволяет получать мелкие (обычно менее 100 мкм) сухие порошки низкой плотности ( например, , фармацевтические препараты для ингаляций) при низкой температуре. Он сочетает в себе принципы лиофилизации и распылительной сушки.

Мелкие капли получают из раствора, суспензии или коллоида, а затем быстро замораживают путем прямого распыления LIN (рис. 5a) или погружения в LIN (рис. 5b). Одножидкостные или двухжидкостные распылительные и ультразвуковые пьезоэлектрические форсунки создают капли микро- или наноразмера.Состав жидкого продукта, параметры распыления и скорость замораживания могут быть изменены для контроля характеристик сухих частиц, таких как форма, размер, распределение по размерам и общая морфология.

Замороженный порошок может быть конечным продуктом, но обычно за стадией замораживания следует щадящий процесс сушки, такой как вакуум (лиофилизация) или сушка при атмосферном давлении. Атмосферная сушка представляет собой холодный сухой ГАН с регулируемой температурой для сушки замороженного порошка посредством конвективного массопереноса при атмосферном давлении.Влажный, холодный GAN затем удаляется из процесса или осушается и перерабатывается.

Сухие порошкообразные частицы, полученные с помощью SFD, имеют сферическую форму, легкие и высокопористые, а также обладают привлекательными аэродинамическими свойствами, что делает их хорошо подходящими для ингаляционных порошкообразных препаратов, которые вводятся через нос или легкие. Кроме того, сухие порошки могут быть восстановлены быстрее, чем материалы, высушенные традиционными методами лиофилизации и распылительной сушки, что важно для фармацевтических препаратов с низкой растворимостью в воде.

Рис. 4. При криогранулировании можно использовать (а) прямое поверхностное замораживание, (б) иммерсионное замораживание LIN или (c) холодное замораживание GAN.

Криогенное тонкопленочное замораживание

Криогенное тонкопленочное замораживание (TFF) представляет собой относительно новый низкотемпературный процесс, при котором получают высокопористые микронные и субмикронные сухие частицы термочувствительных материалов, таких как белки, которые подходит для легочных и парентеральных приложений доставки наркотиков. Процесс аналогичен криогенному гранулированию путем прямого охлаждения поверхности с использованием вращающегося барабана из нержавеющей стали.Капли раствора, суспензии или коллоида падают на холодную поверхность из нержавеющей стали с расстояния, позволяющего каплям схлопываться в плоские тонкие пленки (микронной или субмикронной толщины) по мере их быстрого замерзания (рис. 6). Толщину пленки можно изменить, регулируя расстояние свободного падения и физические свойства жидкого сырья. Замороженные пленки сушат вымораживанием для получения сухих порошков.

При обработке TFF граница раздела газ-жидкость во время замораживания сводится к минимуму (в отличие от SFD), что снижает денатурацию белка (5) .TFF используется в лабораторных масштабах, особенно для исследований по восстановлению нерастворимых лекарств. Пока не ясно, будет ли это экономически эффективным решением для крупносерийного производства.

Охлаждение криогенных реакций

Охлаждение криогенных реакций обеспечивает охлаждение и низкотемпературный контроль для чувствительных к температуре процессов, таких как сильно экзотермические реакции и химические реакции холода. Например, в органическом и металлоорганическом синтезе низкотемпературная работа важна для баланса реакционной способности, селективности и выхода.Для сильно экзотермических реакций охлаждение имеет решающее значение для контроля выделения тепла и предотвращения неуправляемых реакций. Охлаждение с прямым впрыском, полунепрямое охлаждение и непрямое охлаждение с HTF — это три основных варианта охлаждения реакционных сосудов с LIN.

Рис. 5. При криогенной лиофильной сушке распылением распыляющий газ образует мелкие капли, которые замерзают при (а) распылении LIN или (b) погружении в LIN.

Охлаждение с непосредственным впрыском (рис. 7а).LIN вводят непосредственно в реакцию. Этот метод обеспечивает максимальную эффективность и недорог в установке, но может иметь место унос растворителя, пенообразование и локальное замерзание. Его часто используют в экстренных случаях, поскольку испарение LIN может быстро охладить небезопасную или неуправляемую реакцию.

Полукосвенное охлаждение (рис. 7b). LIN протекает либо через змеевик внутри реактора, либо через рубашку охлаждения реактора. Этот простой метод обеспечивает быстрое охлаждение и рециркуляцию азота. Однако к недостаткам относятся более низкая эффективность охлаждения и более высокая стоимость криогенной конструкции и коррозионно-стойких материалов.

Косвенное охлаждение с HTF (рис. 7c). Во внешнем теплообменнике LIN охлаждает жидкий теплоноситель, который затем проходит через вторичный контур для охлаждения реактора. Такой гибкий подход обеспечивает точный контроль температуры и выдерживает большие тепловые нагрузки.

Криогенный растворитель и извлечение ЛОС

Органические растворители и летучие органические соединения (ЛОС) можно конденсировать с помощью LIN и извлекать. Возможность рекуперации и повторного использования испарившихся растворителей снижает количество приобретаемого растворителя.Экономия затрат, как правило, достаточно значительна, чтобы системы рекуперации окупились всего за несколько лет. Криогенное извлечение ЛОС часто является более экологичным и экономичным способом контроля выбросов ЛОС, чем методы окисления.

Рис. 6. При криогенной тонкопленочной заморозке капли падают на охлаждаемый LIN вращающийся барабан из нержавеющей стали, где они разрушаются в плоские тонкие пленки по мере быстрого замерзания. Лиофилизация высушивает замороженные пленки с получением сухих порошков.

Сердцем системы криоконденсации является теплообменник, который обеспечивает охлаждение LIN, как правило, за счет охлаждения вторичного контура с помощью жидкого теплоносителя или охлаждения с непосредственным впрыском LIN, для конденсации паров растворителя или летучих органических соединений.

Прямое поверхностное охлаждение, при котором LIN проходит через традиционный кожухотрубный теплообменник, обычно не рекомендуется для операций по извлечению летучих органических соединений, особенно тех, которые регламентируются экологическими нормами. Эти приложения требуют более высокой степени контроля температуры и надежности, чем может предложить прямое охлаждение поверхности.Нестабильное замерзание летучих органических соединений или закупорка теплообменника могут привести к нарушению требований по содержанию летучих органических соединений или к незапланированной остановке процесса, что может привести к серьезным и дорогостоящим инцидентам.

Охлаждение вторичного контура с помощью жидкого теплоносителя является более подходящим методом, поскольку он позволяет точно регулировать температуру для достижения желаемой эффективности извлечения ЛОС. HTF загружается в межтрубное пространство низкотемпературного конденсатора, где температура точно регулируется посредством теплообмена LIN. Параллельно с этим летучие органические соединения или пары растворителя конденсируются внутри конденсатора с помощью охлажденного теплоносителя.

Охлаждение с прямым впрыском LIN для извлечения летучих органических соединений — это более новая технология, которая все еще находится в стадии разработки. LIN вводится непосредственно в вентиляционные потоки, содержащие летучие органические соединения, для замораживания летучих органических соединений. Нижний фильтр собирает и отделяет замороженные летучие органические соединения от вентиляционного потока. Этот метод особенно полезен для потоков летучих органических соединений, на которые распространяются строгие правила.

Криоконсервация

Криоконсервация (или криоконсервация) обеспечивает сохранение биологических образцов при криогенных температурах с целью длительного или бессрочного хранения.Процесс работает по принципу, согласно которому низкие температуры экспоненциально снижают скорость реакций, связанных с биологической активностью. Таким образом, биологическая активность образцов при криогенных температурах замедляется настолько, что время для образца фактически останавливается. Предполагается, что стабилизированный образец можно будет нагреть до температуры окружающей среды в какой-то момент в будущем — в некоторых случаях до 1000 лет спустя (6) — для возобновления нормальной активности.

Рис. 7. LIN может обеспечивать охлаждение для сильно экзотермических или низкотемпературных реакций за счет (а) охлаждения с прямым впрыском, (б) полунепрямого охлаждения или (в) непрямого охлаждения с помощью жидкого теплоносителя (HTF).

Криоконсервация — это развивающаяся практика, используемая для хранения многих типов биологических материалов, включая белки, нуклеиновые кислоты, клеточные структуры, одноклеточные или многоклеточные организмы, ткани и органы.

Для большинства образцов наиболее важной частью процесса криоконсервации является этап замораживания.Если это происходит слишком медленно, вода, замерзая вне клетки, вытягивает внутриклеточные молекулы воды за счет осмотического давления. Уменьшение внутриклеточной воды увеличивает концентрацию растворенных веществ внутри клетки до потенциально летального уровня. Кроме того, медленное замораживание приводит к тому, что внутриклеточные молекулы воды объединяются в крупные кристаллические структуры, которые могут проникать сквозь клеточные мембраны и вызывать необратимые повреждения образца. Как правило, более быстрое замораживание приводит к образованию более мелких кристаллов льда, которые меньше повреждают клеточные структуры.

Как правило, криопротекторы ( например, , глицерин, глюкоза, диметилсульфоксид) и скорость охлаждения 1°C в минуту являются стандартными протоколами криогенного замораживания биологических образцов (7) .

Витрификация — это новый подход к замораживанию образцов для криоконсервации. Криопротекторы снижают температуру замерзания, а добавки повышают вязкость образца. Затем образец подвергается чрезвычайно быстрому замораживанию, чтобы застекловать его в аморфном льду и предотвратить образование кристаллов воды.Крайне важно, чтобы эти образцы хранились при криогенной температуре ниже точки, при которой молекулы воды начинают кристаллизоваться.

Общее практическое правило для большинства криоконсервированных образцов – хранить их при температуре ниже –130°C. Наиболее эффективным и экономичным способом хранения образцов является их погружение в LIN или охлаждение холодным паром GAN в специально разработанной криокамере.

Заключительные мысли

После крупномасштабной коммерциализации азота на рубеже 20-го века он стал незаменимым элементом ИПЦ.Его инертизирующая способность повышает безопасность многих операций и качество многих продуктов. Его использование в качестве криогена для экстремально низкотемпературного охлаждения продолжает расти по мере разработки и улучшения криогенных процессов.

Оптимизация передовых систем управления процессами для систем охлаждения и заморозки жидким азотом является постоянной областью исследований. Точный контроль заданных значений температуры ( например ., ±0,5°C) и скорости теплопередачи во время эксплуатации при экстремально низких температурах (от –150°C до –196°C) является сложной задачей из-за утечки тепла в окружающую среду, даже с вакуумной изоляцией.Предпринимаются усилия по разработке более надежных систем управления, способных обеспечивать охлаждение жидким азотом при чрезвычайно низких температурах более точным, но экономически эффективным способом. CEP

L

ITERATURE C ITED
  1. Carlson, B., et ​​al. , «Азот: защитное покрытие для химической промышленности», Прогресс химического машиностроения , 107 (11), стр. 50-55 (ноябрь 2011 г.).
  2. Кролл Д. и П.Яниско, «Безопасное использование азота», Прогресс химического машиностроения , 108 (3), стр. 44–48 (март 2012 г.).
  3. Liue, J. и D. Rouse, «Использование жидкого азота для максимального увеличения производственных мощностей по лиофилизации», BioProcess International , стр. 56-60 (февраль 2005 г.).
  4. Ратул Р. и А. А. Баки, «Пеллеты и методы гранулирования: критический обзор», International Research Journal of Pharmacy , 4 (4), стр.90–95 (апрель 2013 г.).
  5. Williams III, R. O., et ​​al. , ред., «Формирование плохо растворимых в воде лекарств», Springer, New York, NY, pp. 486-490 (2012).
  6. Лопес, Э., и др. , «Текущие рубежи криобиологии», глава 19 в «Технологии криоконсервации», InTech, Риека, Хорватия, стр. 527-540 (2012).
  7. Thermo Fisher Scientific, Inc., «Руководство по криоконсервации Thermo Scientific Nalgene и Nuc», www.fisher.co.uk/index.php/en/technical-support?view=kb&kbartid=263, стр. 1–12 (апрель 2011 г.).

A ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ R ИСТОЧНИКИ

Jha, A. R., «Cryogenic Technology and Applications», Butterworth-Heinemann, Burlington, MA (20-06) (10-06).

Полидоро, Дж., и др. , «Развитие искусства сушки распылением», Химик-производитель , стр. 35–37 (июнь 2012 г.).

Трембли, Дж. и С.Иванова, «Реакционное охлаждение жидким азотом», Process Cooling , стр. 11-13 (октябрь 2012 г.).

Боланд, Т. и Б. Найланд, «Практическое измельчение при низких температурах», Порошковые/сыпучие вещества , стр. 32-37 (июль 2014 г.).

OSCAR BETETA — инженер по прикладным исследованиям и разработкам в исследовательском центре передовых технологий компании Air Products (7201 Hamilton Blvd., Allentown, PA 18195-1501; телефон: (610) 481-7576; электронная почта: [email protected]ком; Сайт: www.airproducts.com). Его внимание сосредоточено на новых коммерческих применениях сжиженных газов, особенно жидкого азота, в химической, фармацевтической, резиновой и пластмассовой промышленности. Кроме того, он продвигает новые технологические предложения и оказывает техническую поддержку клиентам. Он является членом AIChE и инженерного общества чести Tau Beta Pi. Бетета имеет степень BSE в области химического машиностроения Бакнеллского университета.

СВЕТЛАНА ИВАНОВА, кандидат наук, , менеджер по маркетингу и разработке приложений в Air Products (7201 Hamilton Blvd., Аллентаун, Пенсильвания 181951501; Телефон: (610) 481-1474; Электронная почта: [email protected]; Сайт: www.airproducts.com). Она имеет более чем 20-летний опыт работы в области технологий, маркетинга и развития бизнеса. Ее технический опыт заключается в разработке новых материалов и процессов для таких приложений, как адсорбция газов, очистка и анализ воды, а также средства личной гигиены. В настоящее время она отвечает за разработку и предоставление технологий и решений, связанных с промышленными газами, для химической, фармацевтической и биотехнологической промышленности.Иванова получила степень магистра химического машиностроения в Московском химико-технологическом университете. и кандидат химических наук Московского института общей и неорганической химии РАН.

1

Жидкий азот – обзор

14.9 Слив или заправка из неправильного места

Во многих случаях автоцистерны сливались не в тот резервуар. Следующий случай типичен для многих.

Автоцистерна с изопропанолом прибыла ночью на завод.Он был направлен в часть, которая регулярно получала снабжение автоцистернами. Установка ожидала загрузки этиленгликоля. Поэтому, не глядя на этикетку или накладную, сотрудники подразделения слили автоцистерну в бак с этиленгликолем и загрязнили 100 тонн этиленгликоля.

К счастью, в данном случае два материала не прореагировали. Это не всегда так. Совет по химической безопасности США сообщает данные за трехлетний период (с 2014 г. по середину 2017 г.), которые показывают восемь инцидентов с химическими реакциями, вызванными непреднамеренным смешиванием двух несовместимых материалов через неправильное соединение резервуаров.Эти инциденты произошли на водоочистных сооружениях, электростанциях, плавательных бассейнах и других промышленных объектах; Ранено 44 человека, эвакуировано 846 человек[19].

Людям, которые сливали кислоту в баки со щелочью, также повезло меньше, чем тем, кто сливал в бак неправильный, хотя и совместимый, материал. На завод поступали едкий натр в вагонах-цистернах и кислота в автоцистернах. Однажды в автоцистерне прибыл груз каустической соды. Он был помечен как «Каустическая сода», в документах на поставку было указано, что это каустическая сода, и соединения шлангов были необычными.Но у операторов было мнение (см. Раздел 7.3.5), что все, что находится в автоцистерне, было кислотой, и они потратили 2 часа на изготовление адаптера, позволяющего перекачивать содержимое автоцистерны в цистерну с кислотой.

Завод принимал тетраэтилсвинец (ТЭС) и фтористый водород (HF) в цистернах различной формы, цвета и маркировки. Однажды партия HF прибыла в цистерне того типа, который обычно используется для TEL. Поэтому его поместили на сайдинг рядом с точкой разгрузки TEL, и оператор начал переливать содержимое в резервуар TEL.Он остановился, когда заметил, что из вентиляционного отверстия цистерны выходит белый дым. Содержимое бака TEL было испорчено, но, к счастью, реакция не угасла [20]. Трудно не сочувствовать операторам. Доставка HF в цистернах типа ТЭЛ стала для них ловушкой (см. главу 7). Можно было разумно ожидать, что поставщик привлечет внимание к изменению.

Аналогичным образом водитель автоцистерны с серной кислотой подсоединил сливной шланг к заливной линии наливной цистерны с гипохлоритом натрия.В результате произошло непреднамеренное смешивание и реакция 4000 галлонов (15 м 3 ) серной кислоты и 5850 галлонов (22 м 3 ) гипохлорита натрия с последующим выделением газового облака, содержащего хлор и другие соединения. Несколько сотрудников и более 100 представителей общественности обратились за медицинской помощью [19].

Тематическое исследование CSB, разработанное для этого инцидента, определяет следующие ключевые вопросы (все они будут знакомы к этому пункту книги): (i) конструкция оборудования для перекачки химикатов, (ii) автоматические и дистанционные аварийные отключения, (iii) маркировка труб, (iv) процедуры разгрузки химикатов, (v) человеческий фактор и (vi) аварийное планирование [16]. Здесь мы ограничим наше обсуждение вопросами, показанными на рис. 14.3.

Рис. 14.3. Зона подключения для наполнения бака (на момент обнаружения, после аварии). Висячий замок линии заполнения серной кислотой обведен кружком ; пылезащитный колпачок предназначен для линии заполнения гипохлоритом натрия [19].

Во-первых, этикетки, показанные на рис. 14.3, есть только на фотографии. В то время как линия заполнения оксидом пропилена имела маркировку трубы, линии для серной кислоты и гипохлорита натрия не имели (см. главу 8). Во-вторых, линии заполнения серной кислотой и гипохлоритом натрия имели одинаковый диаметр и ориентацию [19].(Как еще водитель мог подсоединить шланг серной кислоты к линии гипохлорита натрия в течение рассматриваемого периода времени?) И, в-третьих, физическая близость двух рассматриваемых линий заполнения и (других) была еще одним фактором в «установке ловушки» (см. Глава 7 и Раздел 8.5.1(b)).

В других случаях автоцистерны заполнялись не тем материалом. В частности, вместо жидкого азота подается жидкий кислород или жидкий воздух. Один инцидент, возникший в результате путаницы с маркировкой, описан в разделе 8.1(е).

Нам не известно ни одного случая, когда бы подача жидкого кислорода вместо жидкого азота вызвала взрыв. Но, как указано в разделе 20.3.1, в одном случае «азот» использовался для инертизации слоя катализатора, и катализатор нагревался; в другом случае сработала сигнализация о высокой концентрации кислорода на установке, а в нескольких случаях контрольные анализы показали, что кислород был подан.

Многие поставщики сжиженных газов заявляют, что они используют разные шланговые соединения для жидкого кислорода и жидкого азота, поэтому ошибок быть не может.Однако ошибки на произошли, возможно, из-за известной склонности операторов приобретать адаптеры.

Жидкий азот следует всегда анализировать перед его разгрузкой. То же самое относится и к другим случаям, когда доставка не того материала может привести к серьезным нежелательным последствиям, таким как пожар или неконтролируемая реакция, как в двух следующих инцидентах. Если анализ вызывает слишком большую задержку, новую загрузку следует поместить в накопительный резервуар.

После выгрузки дизельного топлива, предназначенного для резервных генераторов, в складской бак было обнаружено, что в нем содержится слишком много твердых частиц.Это могло повлиять на работу генераторов [21].

В результате путаницы в распределительном центре два водителя автоцистерн получили документы друг друга. В одном из грузовиков был раствор хлористого натрия, в другом — эпихлоргидрин. Грузовик с хлоритом отправился к покупателю, который ожидал эпихлоргидрин, и был выгружен в цистерну, в которой уже было некоторое количество эпихлоргидрина. В результате произошел взрыв и серьезный пожар; дым и дым привели к закрытию мостов через эстуарий Северн в Соединенном Королевстве [22, 23].

В документах поставщиков говорится о том, что они намереваются поставить, а не о том, что находится в автоцистерне или автомобиле. Мы можем узнать это, либо проанализировав содержимое, либо посмотрев, что происходит.

Следующий инцидент связан с баллонами, а не с сыпучими грузами, но он показывает, как бдительность к необычному наблюдению может предотвратить несчастный случай.

Завод использовал азот в больших баллонах. Однажды по ошибке доставили баллон с кислородом, предназначенный для другого завода. Бригадир заметил, что баллон необычного цвета и необычной фурнитуры, и ему показалось странным, что доставили только один.Обычно поставлялось сразу несколько баллонов. Тем не менее он принял цилиндр. Он не заметил, что в счете было написано «Кислород».

Счет как обычно отправлен в отдел закупок для оплаты. Клерк, который этим занимался, понял, что кислород был доставлен в подразделение, которое никогда его раньше не получало. Она сообщила своему начальнику, который позвонил на завод, и ошибка обнаружилась.

Еще одну историю успеха см. в разделе 6.8.1.

Охлаждение бетона с помощью впрыска жидкого азота

Охлаждение бетона за счет впрыска жидкого азота от Airgas

Если вы следуете рекомендациям ACI 305 по заливке бетона, впрыск жидкого азота поможет вам достичь и поддерживать требуемую температуру заливки в очень жаркую погоду. ChillRight ® и впрыск жидкого азота CryoCrete™ обеспечивают безопасные, однородные и экономичные результаты по сравнению с другими методами, такими как охлажденная вода и лед. А наши решения для впрыска жидкого азота могут охлаждать бетон при любой производительности, для проекта любого размера, на месте заливки или на бетонном заводе.

  • Поддержание низких, однородных температурных характеристик, включая менее 50°F, при любой производительности
  • Реализовать точную и гибкую регулировку температуры выше 50°F
  • Не влияет на осадку, содержание воздуха, время схватывания или плотность
  • Сокращение задержек и рисков безопасности, связанных с обращением со льдом, нет необходимости приобретать холодильную систему
  • Минимизация затрат, связанных с рабочей силой, и устранение капитальных вложений за счет аренды

ChillRight

®
  • Подсоединение ручной трубки для жидкости N 2
  • Быстрая установка приподнятых платформ и грузовых отсеков
  • Идеально подходит для краткосрочных проектов

КриоКрит™

  • Автоматическая вставка копья для жидкости N 2
  • Устанавливается на постоянный фундамент
  • Идеально подходит для долгосрочных проектов и массовых заливок

Поговорите сегодня со специалистом по охлаждению бетона Airgas, чтобы узнать больше о том, как мы можем помочь. Использование сжиженного азота

в экструзии алюминия

Использование сжиженного азота N 2 (LN 2 ) произвело революцию в производительности пресс-форм для экструзии алюминия. Корпорация CVS, базирующаяся в Гимпо, Южная Корея, разработала запатентованный процесс охлаждения LN 2 , который позволяет увеличить производительность более чем вдвое для некоторых профилей экструзии. Сроки изготовления варьируются в зависимости от геометрии профиля экструзии. Данные теста скорости плунжера можно найти на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1: Таблица профилей экструзии

 

Система охлаждения жидким азотом алюминиевой формы для экструзии от CVS предназначена для контроля температуры как профиля, так и формы во время процесса экструзии. Когда заготовка проходит через пресс-форму, трение между заготовкой и формой создает избыточное тепло. Это избыточное тепло ограничивает скорость экструзионного цилиндра и является основной причиной снижения производительности процесса экструзии. Процесс CVS поддерживает оптимальный профиль и температуру пресс-формы за счет использования автоматических криогенных пропорциональных регулирующих клапанов для обеспечения точной дозировки Liquefied N 2 .

Рисунок 2: Система охлаждения жидким азотом алюминиевой экструзионной формы от CVS

 

 

Рисунок 3: Вакуумметр модели DCVT-6 с DV-6R

Для подачи LN2 в систему CVS использует собственную эффективную конструкцию трубы с вакуумной изоляцией.Эта конструкция включает термопарную манометрическую трубку модели DV-6R для контроля давления в вакуумной рубашке. Г-н Ко Хва-Джин выбрал модель DV-6R из-за ее проверенной надежности. Производственная группа CVS использует в производстве вакуумметр модели DCVT-6 в сочетании с DV-6R.

Для получения более подробной информации об эффективной изоляции вакуумной оболочки см. Примечание по применению Teledyne: «Обеспечение правильной работы вакуумной оболочки»

Г-н Ко Хва-Джин является президентом корпорации CVS, с ним можно связаться по электронной почте или на веб-сайте: www.