Équipement cryogène

Types d'équipements cryogéniques

L'équipement cryogénique fait référence aux machines et aux dispositifs utilisés pour produire, transporter et stocker des fluides cryogéniques tels que l'hélium, l'azote, l'oxygène et l'argon.

• Refroidisseur/Réfrigérateur cryogénique :

  Un refroidisseur cryogénique est un dispositif de transfert d'énergie qui utilise un gaz à haute pression pour refroidir un point focal à des températures très basses dans la plage de température cryogénique. Les refroidisseurs cryogéniques sont disponibles dans une variété de tailles pour répondre à des besoins spécifiques. Ils peuvent être utilisés pour un contrôle précis de la température, l'analyse chimique et pour atteindre la supraconductivité dans des applications détaillées. Il existe généralement deux types de refroidisseurs cryogéniques : régénératifs et Stirling inversés.

• Dewar sans cryogène :

  Un Dewar sans cryogène est une chambre d'isolation qui maintient des températures extrêmement basses sans avoir besoin d'un remplissage constant. Ce dispositif utilise l'isolation sous vide pour stocker des matériaux cryogéniques ou maintenir des basses températures sur de longues périodes. D'un autre côté, un Dewar traditionnel nécessite un ravitaillement constant en liquides cryogéniques comme l'hélium ou l'azote. Cela rend les Dewars sans cryogène plus efficaces et pratiques pour une utilisation à long terme.

• Pompe cryogénique GNL :

  Une pompe cryogénique GNL (gaz naturel liquéfié) est un dispositif qui transporte des cargaisons de GNL à basse température (entre -140°C et -162°C). Elle utilise l'énergie thermique du fluide pompé pour refroidir ses composants et empêcher la formation de glace dans la pompe. Les pompes cryogéniques sont disponibles en deux types de base : pompes submersibles et non submersibles.

• Dewars :

  Un Dewar est un flacon qui contient et conserve des liquides cryogéniques. Connu sous le nom de Dewar cryogénique ou flacon cryogénique, il est conçu pour contenir et conserver des liquides à basse température comme l'azote liquide, l'oxygène, l'hélium, etc. Les liquides cryogéniques ont une paroi simple et une paroi double, l'un des planchers étant un revêtement réfléchissant à faible émissivité. Ceci est utilisé pour minimiser le transfert de chaleur, en particulier par rayonnement.

  Il existe deux principaux types de Dewars cryogéniques. Les grands Dewars ont une vanne, un long col et un corps large qui peuvent être utilisés pour un remplissage manuel ou automatique. D'un autre côté, les petits Dewars ont un col court et un corps étroit. Il est utilisé dans des applications où un remplissage contrôlé et rapide est nécessaire en laboratoire.

• Réservoir cryogénique :

  Un réservoir cryogénique est conçu pour stocker et transporter des gaz exposés à des températures extrêmement basses, telles que l'oxygène liquide, l'azote liquide, l'argon liquide, etc. Un réservoir cryogénique est équipé de systèmes d'isolation multicouche ou sous vide haute performance et maintient la pression constante pour empêcher le gaz de se liquéfier à des températures extrêmement basses.

  Selon le système de stockage, il existe deux principaux types de réservoirs cryogéniques pour la vente en gros : verticaux et horizontaux.

Spécifications et maintenance des équipements cryogéniques

Les spécifications des équipements cryogéniques sont spécifiques au type de machine et à la marque. Voici quelques spécifications générales que les acheteurs peuvent consulter :

• Les pompes cryogéniques de qualité industrielle ont généralement un débit d'environ 80 à 150 litres par minute (WPM) pour prendre en charge les opérations à fort volume. Les pompes plus petites et portables utilisées en laboratoire ont tendance à avoir un débit d'environ 10 à 30 litres par minute.
• Plage de pression : Généralement, la pression dans les réservoirs et les tuyaux cryogéniques est faible. L'équipement est fabriqué pour résister à une très basse pression, de -0,5 bar à -10 bar, afin de contenir les gaz liquéfiés sans les évaporer dans l'atmosphère.
• Température de fonctionnement : Les vannes cryogéniques et les tuyaux cryogéniques sont conçus pour résister à un froid extrême, jusqu'à -196 degrés Celsius. Cela permet la circulation du gaz liquéfié comme l'azote.
• Les compresseurs sont le cœur de la machine cryogénique. La vitesse du compresseur est très importante. La vitesse de la pompe cryogénique peut atteindre 17 000 tr/min. Cela aide à vaporiser le gaz à très grande vitesse et au refroidissement.
• Les gilets de refroidissement cryogéniques, par exemple, ont une capacité de refroidissement maximale d'environ -60°C à une pression de 200 psi (livres par pouce carré) lorsqu'ils fonctionnent avec de l'azote liquide (LN2).
• Unités de séparation d'air : L'un des équipements les plus importants de l'industrie cryogénique. Il sépare l'oxygène, l'azote, l'argon et d'autres gaz de l'air ambiant en utilisant un procédé à basse température. L'unité a une longueur de colonne de distillation allant jusqu'à 35 mètres (environ 115 pieds), et son diamètre peut atteindre 1 mètre (environ 3,3 pieds).
• La durée de vie des réservoirs cryogéniques est quelque chose à laquelle les acheteurs sont très attentifs. La durée de vie prévue d'un réservoir cryogénique est d'environ 30 ans ou plus, à condition qu'il soit fabriqué et entretenu selon des normes élevées.

Maintenance

Voici quelques conseils de maintenance généraux pour prolonger la durée de vie de l'équipement cryogénique :

• Maintenance préventive : C'est le moyen le plus efficace de garantir la bonne santé de la machine cryogénique. Les opérateurs doivent respecter les calendriers d'inspections et d'entretien conformément aux directives du fabricant.
• Contrôles réguliers : L'équipement cryogénique doit être surveillé régulièrement. Recherchez tout signe de fuites, de bruits inhabituels ou de changements de pression et de température.
• Nettoyage et étalonnage : Les dispositifs cryogéniques doivent être nettoyés régulièrement pour s'assurer que les impuretés ne s'accumulent pas au fil du temps. Les opérateurs doivent s'assurer que les dispositifs sont correctement étalonnés.
• Formation appropriée : Le personnel qui utilise ces machines doit être correctement formé. L'équipement cryogénique peut être dangereux. Les EPI ou équipements de protection individuelle sont obligatoires.

Utilisations des équipements cryogéniques

• Médecine et soins de santé :

  L'équipement cryogénique à l'azote liquide est largement utilisé dans les domaines médical et de la santé pour la cryopréservation et la cryochirurgie. Il peut congeler rapidement les cellules, les tissus et les organes, permettant la préservation de cellules souches viables et de cellules reproductrices pendant de longues périodes. De plus, l'équipement cryogénique peut refroidir les tissus corporels pour traiter les verrues, les tumeurs et d'autres maladies, contribuant ainsi de manière significative aux chirurgies.

• Fabrication industrielle :

  Dans l'industrie manufacturière, l'équipement cryogénique est utilisé pour le traitement cryogénique et le refroidissement rapide. Le traitement cryogénique peut améliorer la résistance et la résistance à l'usure des outils, des moules et des matériaux, améliorant ainsi leur durée de vie et leur stabilité. De plus, l'équipement cryogénique peut permettre un refroidissement rapide dans les procédés de fabrication tels que le soudage et la trempe, améliorant ainsi la qualité du produit et l'efficacité de la production.

• Recherche scientifique :

  En recherche scientifique, l'équipement cryogénique joue un rôle crucial dans divers domaines. Par exemple, en biologie, l'équipement cryogénique est utilisé pour conserver des échantillons biologiques, permettant un stockage à long terme et facilitant la collaboration internationale entre les chercheurs. En physique et en science des matériaux, l'équipement cryogénique est utilisé pour mener des expériences à basse température et des systèmes de refroidissement, favorisant les progrès des connaissances scientifiques.

• Industrie alimentaire :

  La congélation rapide de l'équipement cryogénique peut maintenir la fraîcheur et la saveur des produits alimentaires. Il peut congeler rapidement la viande, les fruits de mer, les fruits et les légumes, ce qui entraîne la formation de minuscules cristaux de glace. Cela minimise les dommages cellulaires et améliore la qualité des aliments.

• Aérospatiale et aviation :

  Dans les industries aérospatiale et aéronautique, l'équipement cryogénique est utilisé pour le stockage de propergol et les systèmes de refroidissement. Par exemple, l'équipement cryogénique peut stocker et fournir à des températures extrêmement basses nécessaires aux activités spatiales. Les systèmes de refroidissement permettent la régulation et le contrôle de la température, assurant le bon fonctionnement des vaisseaux spatiaux et des avions.

• Électronique et semi-conducteurs :

  L'équipement cryogénique est utilisé pour le refroidissement et les expériences à basse température. Il peut refroidir les dispositifs semi-conducteurs, les supraconducteurs et d'autres composants électroniques pour améliorer leurs performances et leur fiabilité. De plus, l'équipement cryogénique permet aux chercheurs de mener des expériences à basse température, facilitant les découvertes et les innovations dans le domaine de l'électronique.

• Autres industries :

  L'équipement cryogénique a des applications dans de nombreuses autres industries. Par exemple, dans l'industrie chimique, il est utilisé pour la distillation cryogénique, la séparation et la réaction. Dans l'industrie pétrolière et gazière, il est utilisé pour l'isolation des pipelines et le traitement à basse température. De plus, l'équipement cryogénique est utilisé dans l'industrie des plastiques pour le refroidissement rapide et le moulage à basse température.

Comment choisir un équipement cryogénique

• Exigences de l'application :

  Déterminez les exigences spécifiques de l'application, telles que le type de fluide cryogénique (par exemple, azote, oxygène, hélium, etc.) utilisé, les plages de température, les débits de pression, les distances de transfert, les capacités de stockage et autres besoins spécifiques. C'est la base du choix d'un équipement cryogénique approprié.

• Fonction et fonctionnalités :

  Comprenez les fonctions et les caractéristiques de divers équipements cryogéniques, telles que les performances d'isolation, le système de contrôle de la température, les dispositifs de sécurité, etc. Ceux-ci auront un lien avec l'efficacité et la sécurité de l'utilisation et du fonctionnement de l'équipement cryogénique.

• Normes et certifications :

  Assurez-vous que l'équipement cryogénique choisi est conforme aux normes industrielles et aux certifications de sécurité pertinentes. Cela peut inclure certains codes de réservoirs sous pression, normes environnementales, etc., pour garantir la sécurité et la fiabilité de l'équipement.

• Fabricants et services :

  Choisissez des fabricants réputés et fiables. Évaluez la qualité et les performances de l'équipement en fonction de la force technique du fabricant, de sa gamme de produits et de son réseau de services. Tenez compte de la disponibilité des services de maintenance et de support pour le fonctionnement à long terme de l'équipement.

• Coût et budget :

  Tenez compte du coût du cycle de vie de l'équipement cryogénique, y compris l'investissement initial, les coûts de fonctionnement, les coûts de maintenance, etc. Établissez le budget en fonction des besoins de l'entreprise et sélectionnez l'équipement le plus rentable.

• Solutions personnalisées :

  Pour certaines industries et applications spécifiques, il peut être nécessaire de déterminer si le fournisseur peut fournir une solution personnalisée pour répondre aux besoins commerciaux particuliers.

Questions et réponses sur les équipements cryogéniques

Q1 : Comment fonctionne un congélateur cryogénique ?

A1 : Le congélateur cryogénique utilise du gaz ou du liquide à basse température pour abaisser la température des produits. Ce processus est appelé congélation cryogénique, et il est effectué en immergeant l'article directement dans le liquide cryogénique ou en pulvérisant le liquide sur l'article.

Q2 : Quels sont les avantages des équipements cryogéniques ?

A2 : Les avantages de l'équipement cryogénique sont les suivants. Tout d'abord, il peut préserver l'intégrité des matériaux. Ensuite, il peut refroidir et congeler les articles rapidement. Troisièmement, il peut réduire les coûts et réduire la consommation d'énergie. Quatrièmement, il peut minimiser les risques d'incendie.

Q3 : Quelles sont les applications des équipements cryogéniques ?

A3 : Les applications des équipements cryogéniques sont les suivantes. Les réservoirs cryogéniques stockent les gaz. Les congélateurs cryogéniques refroidissent et congelent les articles. Les sprinklers cryogéniques éteignent le feu. Les pompes cryogéniques transportent les gaz liquéfiés. Les systèmes de congélation à froid par cryogénie congelent les produits à grande vitesse. Les systèmes de congélation par convoyeur cryogénique congelent les articles en continu en utilisant des gaz cryogéniques. Les systèmes de refroidissement cryogénique fournissent de la réfrigération en utilisant des liquides cryogéniques.