液氮係統設計的來龍去脈

　　液氮(LN2)是包括醫療保健、工業(ye) 和製藥行業(ye) 在內(nei) 的各個(ge) 行業(ye) 的重要資源。我們(men) 重點介紹製藥設施液氮係統的設計，並討論了設計過程中需要考慮的常見問題和關(guan) 注點。

　　液氮係統包括儲(chu) 罐和汽化器，汽化器取決(jue) 於(yu) 對氣態氮的需求，輸送氣體(ti) 的管道和蒸汽排放口。製藥設施中液氮係統的設計、係統和尺寸提供了設計師必須解決(jue) 的共同問題和關(guan) 注點。

　　儲(chu) 罐

　　低溫儲(chu) 罐是液氮設計不可或缺的一部分，儲(chu) 罐的正確選擇、放置和尺寸對係統至關(guan) 重要。

　　什麽(me) 是低溫儲(chu) 罐?低溫儲(chu) 罐用於(yu) 在低溫度下儲(chu) 存氣體(ti) ，定義(yi) 為(wei) 溫度為(wei) -20華氏度(-28.9攝氏度)或更低的任何液態氣體(ti) 。液體(ti) 形式是優(you) 選的儲(chu) 存方法，因為(wei) 與(yu) 相當數量的壓縮氣體(ti) 相比，其體(ti) 積顯著減小，因此更經濟實用。

　　低溫儲(chu) 存係統包括散裝儲(chu) 罐、用於(yu) 將液態氣體(ti) 轉化為(wei) 氣態的蒸發器以及將氣體(ti) 和/或液體(ti) 輸送到使用點的管道網絡。

　　儲(chu) 罐是隔熱的，有大型散裝罐、微型散裝罐或杜瓦罐。這些儲(chu) 罐可以水平或垂直安裝。垂直位置為(wei) 常見，因為(wei) 它比水平位置占用的場地麵積少。此外，立式罐為(wei) 液體(ti) 蒸發提供了較小的濕潤麵積，這是盡可能長時間地保持儲(chu) 存液體(ti) 處於(yu) 該狀態所必需的。

　　低溫儲(chu) 罐和輔助設備安裝在結構工程師設計的結構墊上。儲(chu) 罐墊的厚度應至少為(wei) 6英寸，或由結構工程師確定，並且足夠大，可以容納蒸發器和其他設備。

　　低溫儲(chu) 罐的尺寸取決(jue) 於(yu) 交付之間預計使用的氣體(ti) 量，從(cong) 每月一次到兩(liang) 次或根據客戶的要求，以及每天、輪班或每周的氣體(ti) 使用量。這可以通過使用出口總數、每個(ge) 出口使用的氣體(ti) 量以及每天的使用時間，並根據之前的項目經驗來計算。

　　一旦確定了體(ti) 積，一個(ge) 好的經驗法則是將儲(chu) 罐的實際可用容量增加30%，將額外的空體(ti) 積的10%用作蒸發空間，將液化氣所占體(ti) 積的20%用作儲(chu) 備容量。當達到低液位報警點時，該儲(chu) 備應提供兩(liang) 到三天的液體(ti) 供應，為(wei) 供應商提供足夠的時間來交付更多的液氮。

　　此外，在選擇儲(chu) 罐尺寸和散裝與(yu) 微型散裝儲(chu) 罐時，必須考慮項目現場是否能夠容納送貨卡車的尺寸。散裝罐通常需要更大的卡車，如果沒有適當的許可，這些卡車將無法進入和運輸;盡早與(yu) 項目建築師協調。由於(yu) 某些司法管轄區限製了水箱的高度，因此應與(yu) 市政府官員一起審查水箱的高度。

　　還建議谘詢預期供應商，了解交貨時間表和價(jia) 格。在確定儲(chu) 罐尺寸時，必須在小化尺寸和確保交付之間的合理供應之間取得平衡。

　　低溫液體(ti) 儲(chu) 罐的製造符合多項法規和標準，包括UL-644、ASME非受火壓力容器規範以及NFPA 50、50A和50B。NFPA 99，衛生保健設施，通常用作實驗室標準。

　　除了上述規範外，工程師和設計師還應審查所有適用的規範，並確保設計符合有管轄權的機構規定的規範和設計標準。

　　汽化器

　　蒸發器是一種將液氮轉化為(wei) 氣體(ti) 的裝置，通常用於(yu) 避免在送貨卡車上運送兩(liang) 相。鋁蒸發器是常用的，而不鏽鋼是高純度應用的。

　　蒸發器的尺寸是根據在低預期室外環境溫度下將液體(ti) 轉化為(wei) 氣相的標準立方英尺/小時來確定的。在較冷的氣候條件下，可能需要額外的加熱源，如燃氣或電熱元件，並在蒸發器附近安裝排水管，以清除積冰。定期清潔是必要的。

　　蒸發器與(yu) 儲(chu) 罐放置在同一設備墊上，建議盡可能靠近儲(chu) 罐放置。

　　管道係統設計

　　輸送低溫的管道係統的設計應能承受高壓和低壓，並應以減少液氮蒸發損失為(wei) 目標。合適的管道材料、隔熱和蒸汽排放口的放置對於(yu) 確保安全有效地輸送液氮至關(guan) 重要。

　　不鏽鋼、銅和鋁是液氮係統常用的管道材料，因為(wei) 它們(men) 具有良好的導熱性，可以保持液氮的溫度。

　　•真空夾套管道(VJP)。這是常用的絕緣材料。它由真空隔開的內(nei) 外管組成，大限度地減少了傳(chuan) 熱。環形區域填充有超絕緣層，這是一種由鋁等高反射金屬製成的輻射屏蔽材料。這種材料的目的是減少輻射傳(chuan) 熱。

　　VJP隔熱具有許多優(you) 點，例如提供優(you) 異的隔熱質量，減少因熱量增加而導致的製冷劑損失，減少積冰。然而，值得注意的是，盡管采用了VJP隔熱材料，但由於(yu) 溫度低，處理液氮管道仍需要采取適當的安全措施。

　　•蒸汽排放口。在設計液氮係統時，重要的是要注意，隨著時間的推移，管道中的液氮會(hui) 轉化為(wei) 氣相，氣相在管道中上升，降低管道中液氮的輸送壓力(見圖A)。

　　為(wei) 防止和釋放液氮管道中的氣體(ti) ，應在管道分配係統的高點安裝蒸汽排放口。蒸汽排放口將氣相和液相分離，確保液氮的質量得以保持。

　　它將液氮困在管道內(nei) ，同時允許氣態氮通過蒸汽排放口逸出，蒸汽排放口由內(nei) 部浮子組件控製(見圖B)。

　　排氣套件將液氮保存在管道中，在使用點按需輸送。在某些氣候帶，可能還需要在蒸汽通風口處安裝通風加熱器，以防止在端點處的通風管上結冰，通常在屋水平。

　　應與(yu) 製造商代表討論和協調蒸汽排放口的位置，並在圖紙上準確顯示，以確保在施工期間提供。值得注意的是，當液氮以小鋼瓶輸送時，蒸汽通風口的放置並不常見。

　　設計良好的液氮係統包括儲(chu) 罐、蒸發器、管道材料、隔熱層和蒸汽排放口等設備，以確保高效和安全的應用。通過遵守相關(guan) 規範和設計標準，使用適當的設計標準，並考慮送貨卡車時間表和室外溫度，可以創建一個(ge) 提供性能和安全性的係統。

　　金鳳mve公司擁有超過15年的建築管道和消防係統設計經驗。他在建築暖通空調設計方麵也很有經驗。參與(yu) 了廣泛的項目：教育、實驗室、高性能建築設計、城市公共安全、高層公寓、零售、餐館和其他商業(ye) 類型的項目。