Flüssigstickstoff-Kühlsysteme mit geschlossenem Kreislauf

Bei Flüssigstickstoff-Kühlsystemen mit geschlossenem Kreislauf wird LN2 in und durch die Anwendung des Kunden geleitet, wo die kalte Flüssigkeit dem System durch Erwärmung und/oder Verdampfung Energie entzieht. Die wärmere Flüssigkeit oder das verdampfte Gas wird aufgefangen und einem Kryogengenerator zugeführt, wo die Energie entweder durch Kühlung der Flüssigkeit oder durch Wiederverflüssigung des Gases entzogen wird.

Diese Systeme sind im Allgemeinen sehr effizient. Wenn eine Anwendung mit LN2 in loser Schüttung gekühlt wird, wird in der Regel kaltes Abgas verschwendet. Dadurch geht ein großer Teil der Energie verloren, die zur Herstellung und Kühlung des LN2 benötigt wurde. Durch das Sammeln, Wiederverwenden und Wiederverflüssigen dieses Gases wird jedoch seine innere Kälte erhalten und es wird weniger Energie benötigt, um wieder flüssigen Stickstoff herzustellen.

Diese Systeme bestehen in der Regel aus einem oder mehreren Kryokühlern, einem LN2-Speichertank und (vakuumisolierten) Leitungen zur Anwendung des Kunden sowie Rückleitungen. Häufig umfasst das System auch eine Pumpe für den Flüssigkeitsstrom, kryogene Ventile, Kupplungen und Instrumentierung. Mit mehr als 50 Jahren Erfahrung haben wir das Know-how und die Kompetenz entwickelt, diese Art von Anlagen zu entwerfen und zu dimensionieren.

Stirling Cryogenics ist in der Lage, Sie bei der Prozessentwicklung und der Auswahl der richtigen Ausrüstung zu unterstützen.

Anwendungen und Märkte, in denen sich geschlossene LN2-Kühlsysteme als praktikable Lösung erwiesen haben:

• Hochtemperatur-Supraleiter-Kabel
• Kühlung von supraleitenden Magneten
• Luft- und Raumfahrt
• Weltraum-Simulationskammern und Wantenkühlung
• Kühlung von Instrumenten
• Sternwarten
• Thermische Abschirmung
• Kryokammern (Kältetherapie)
• MBE-Kühlung

Für spezielle Anwendungen stehen verschiedene Zusatzmodule zur Verfügung:

• Vakuumisolierter Kühlkopf:
  Wenn das System unter 77K betrieben werden soll, empfehlen wir die Verwendung von vakuumisolierten Kühlköpfen und -leitungen. Für Anwendungen über 77K können perlite-isolierte Kühlköpfe verwendet werden.
• Frostschutzheizungen:
  Wird das System in der Nähe des Gefrierpunktes der Flüssigkeit betrieben (z.B. um 65 K bei LN2), besteht die Gefahr, dass die Flüssigkeit einfriert. Dadurch wird der Kühlkopf blockiert und der Kühlprozess unterbrochen. Um dies zu verhindern, sind optional integrierte Frostschutzheizungen erhältlich.\
• Unterkühlung:
  Wenn das Sieden der Flüssigkeit (Blasenbildung) im Kühlprozess nicht erlaubt ist (z.B. bei HTS-Kabeln), kann das LN2 unter Druck gesetzt und unterkühlt werden. Auf diese Weise kühlt das LN2 die Anwendung, indem es sich erwärmt, ohne zu sieden. Für diese Betriebsart stehen Unterkühler/Druckerzeuger zur Verfügung.
• Leistungsregelung:
  Die Systeme verfügen über eine an die Anwendung angepasste Leistungsregelung. Dies kann ein Ein/Aus-Betrieb einzelner Kryogeneratoren sein, aber auch andere Optionen sind möglich. Jeder Kühler kann (optional) über einen Frequenzumrichter im Bereich von 100-60% geregelt werden. Eine weitere Steuerung ist über eine erweiterte Heliumdruckregelung möglich.
• Pumpen:
  Falls (LN2) Pumpen zur Förderung des LN2 benötigt werden, können diese geliefert und integriert werden. Unter unserer Marke CryoZone haben wir eine hocheffiziente LN2-Pumpe für diesen Zweck entwickelt. Pumpen von Drittanbietern sind ebenfalls erhältlich.
• Tanks, Puffer und Verbindungsleitungen:
  Je nach Betriebsart können zusätzliche Tanks, Puffer und/oder Verbindungsleitungen erforderlich sein. Typischerweise sind diese vakuumisoliert. Diese Ausrüstung kann geliefert und integriert werden. Verschiedene Lieferanten und Hersteller sind möglich.
• Instrumentierung, Ventile und Sicherheitseinrichtungen:
  Für einen ordnungsgemäßen und sicheren Betrieb sind Ventile (manuell oder automatisch), Messgeräte (Druck, Temperatur, Durchfluss) und Sicherheitseinrichtungen erforderlich. Sie sind normalerweise vakuumisoliert. Diese Ausrüstung kann geliefert und integriert werden. Verschiedene Lieferanten und Hersteller sind möglich.

Stirling Cryogenics kann ein maßgeschneidertes System für Ihr spezifisches Projekt entwerfen und anbieten. Bitte kontaktieren Sie uns, um Ihre Anforderungen zu besprechen.

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