實驗室液氮機是一種專為科研、教學及醫療實驗環境設計的小型現場液氮制備設備，能夠在實驗室內直接將空氣中的氮氣分離并液化，按需提供高純度液態氮。相較于傳統依賴外部采購鋼瓶或杜瓦罐的方式，實驗室液氮機顯著提升了液氮供應的自主性、安全性與經濟性，尤其適用于細胞凍存、超導實驗、低溫物理、材料測試等對液氮穩定性要求高的場景。
一、工作原理
實驗室液氮機本質上是一套微型空氣分離與液化系統，其核心基于低溫精餾和氣體液化原理。整個制備過程通常包括以下步驟：
空氣吸入與壓縮：環境空氣經高效過濾后進入無油空氣壓縮機，被加壓至5–8bar。采用無油壓縮可避免油蒸氣污染后續系統，確保液氮純度。
深度凈化：壓縮空氣依次通過冷凍干燥器、精密過濾器及雙塔分子篩吸附裝置，去除水分、二氧化碳、油霧和灰塵。這一步至關重要，可防止低溫段因雜質凍結而堵塞管道。
預冷與熱交換：凈化后的高壓空氣進入主換熱器（多為板翅式結構），與返流的低溫氮氣進行逆流熱交換，溫度逐步降至接近-190℃。
低溫分離與液化：冷卻后的空氣進入集成于真空絕熱冷箱內的精餾塔，利用氮氣（沸點-195.8℃）與氧氣（沸點-183℃）的沸點差異實現分離。富氮氣體在塔頂富集，并通過節流膨脹或微型透平膨脹進一步降溫液化。
液氮收集與使用：生成的液氮流入內置或外接的標準實驗室杜瓦瓶（常見容量為30–100L），用戶可隨時取用；未液化的氮氣則作為返流氣體參與熱交換后排空，實現能量回收。
整個循環通常基于改進型林德循環，部分機型引入小型透平膨脹機以提升能效。
二、系統組成
無油壓縮機單元：低噪音、高可靠性，適合室內連續運行；
空氣凈化系統：含多級過濾器與自動切換再生的分子篩塔；
冷箱（ColdBox）：集成換熱器、精餾柱、膨脹閥等，整體真空絕熱；
控制系統：基于嵌入式PLC或微處理器，支持自動啟停、液位監測、故障報警及遠程通信（如Wi-Fi或以太網）；
儲液接口：兼容標準實驗室杜瓦瓶，部分機型內置小型儲罐；
安全保護裝置：包括氧濃度傳感器、超壓泄放閥、過熱保護、漏電斷路器等。
三、技術特點與性能參數
日產量：通常為10–100升液氮/天，滿足單個或多個實驗室日常需求；
氮氣純度：≥99.995%（4.5N），有些機型可達99.999%（5N），符合生物樣本凍存與精密實驗要求；
能耗水平：先進機型單位能耗約為0.8–1.2kWh/L，顯著優于早期產品；
噪音控制：運行噪音一般低于55–60dB(A)，可置于實驗室角落或通風柜旁；
占地面積小：整機尺寸約0.5–1m2，高度通常不超過1.8米，便于空間受限環境部署；
自動化程度高：支持7×24小時無人值守運行，具備“一鍵啟動”和智能休眠功能。
四、典型應用場景
生物醫學研究：用于長期冷凍保存細胞系、干細胞、原代組織、精子、卵子及疫苗等，避免因液氮斷供導致樣本失效。
輔助生殖中心：試管嬰兒實驗室依賴穩定液氮供應進行胚胎與配子冷凍，現場制備可大幅提升操作連續性與安全性。
高校教學實驗：物理、化學、材料等課程中涉及超導磁懸浮、金屬低溫脆性、液氮噴霧等演示實驗，可現場制取，減少運輸與儲存風險。
低溫物理與材料科學：超導材料測試、量子器件冷卻、低溫電學測量等均需持續、潔凈的液氮源。
小型醫療機構：皮膚科用于冷凍疣、痣等病變組織；病理實驗室用于快速冷凍切片。
食品與農業科研：用于植物種子庫、微生物菌種保藏、食品成分低溫研磨等。
服務熱線：0571-86176836
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