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Réservoirs de stockage cryogénique

Que sont les réservoirs de stockage cryogénique?

 

Les réservoirs de stockage cryogénique sont des conteneurs spéciaux pour le stockage des liquides cryogéniques (comme l'azote liquide, l'oxygène liquide, l'argon liquide, etc.). Ces liquides cryogéniques ont des points d'ébullition extrêmement faibles, avec de l'azote liquide bouillant à environ -196, de l'ébullition d'oxygène liquide à environ -183 et de l'ébullition d'argon liquide à environ -186 degré. L'objectif principal des réservoirs de stockage cryogénique est de stocker et de transporter en toute sécurité ces liquides cryogéniques dans la production industrielle, le traitement médical, la recherche scientifique et d'autres domaines.

 

Dans l'industrie, l'oxygène liquide est souvent utilisé dans des processus tels que la fusion d'acier et les réactions d'oxydation chimique; L'azote liquide peut être utilisé pour un traitement au froid profond des matériaux métalliques, une congélation rapide des aliments, etc.; L'argon liquide est principalement utilisé comme gaz protecteur dans le soudage et la fabrication de semi-conducteurs. Dans le domaine médical, l'azote liquide est utilisé pour préserver les échantillons biologiques (tels que les spermatozoïdes, les œufs, les embryons) et la cryothérapie; L'oxygène liquide est utilisé dans les systèmes de soutien respiratoire médical. Dans la recherche scientifique, les liquides cryogéniques fournissent l'environnement expérimental nécessaire pour la recherche sur la supraconductivité, la physique à basse température, etc.

 
Caractéristiques structurelles des réservoirs de stockage cryogénique

Doublure

La doublure est la pièce qui contacte directement le liquide cryogénique, généralement fabriqué de matériaux tels que l'acier inoxydable (comme 304L, 316L, etc.). En effet, l'acier inoxydable a une bonne ténacité à basse température, une résistance à la corrosion et une conductivité thermique extrêmement faible. La conception de la doublure doit s'assurer qu'elle peut résister à la pression interne générée par le liquide cryogénique et a une bonne étanchéité pour éviter les fuites de liquide. Par exemple, pour un réservoir de stockage d'azote liquide, la doublure doit être capable de résister à la pression générée par la vaporisation de l'azote liquide.

Coquille

La coquille protège principalement la doublure et isole. Le matériau de la coque peut être en acier au carbone, en acier inoxydable ou en alliage d'aluminium, etc. Il y a généralement un certain espace entre la coque et la doublure, qui est utilisée pour remplir les matériaux d'isolation ou régler une couche d'isolation à vide.

Couche d'isolation

L'isolation est l'une des technologies clés des réservoirs de stockage cryogéniques. Les méthodes d'isolation courantes comprennent l'isolation sous vide, l'isolation en poudre (comme la perlite) et l'isolation multicouche. L'isolation sous vide consiste à réduire le transfert de chaleur en évacuant l'espace entre la doublure et la coque; L'isolation en poudre consiste à utiliser la faible conductivité thermique des matériaux de poudre (comme la poudre de perlite) pour l'isolation; L'isolation multicouche consiste à utiliser plusieurs couches de matériaux de réflectivité élevée (tels que le papier d'aluminium) et des matériaux d'espaceur de conductivité thermique faible alternativement, ce qui peut réduire efficacement le transfert de chaleur des rayonnements et de la conduction.

Tuyaux et vannes

Les réservoirs de stockage cryogénique sont équipés de systèmes de pipelines tels que des tuyaux d'entrée liquide, des tuyaux de sortie liquide, des tuyaux de ventilation et diverses valves pour contrôler les liquides en et hors des liquides, la décharge de gaz vaporisés et d'autres opérations. Ces tuyaux et vannes doivent avoir une bonne tolérance à basse température et un scellement pour assurer la sécurité et l'utilisation normale. Par exemple, les valves utilisent généralement des valves cryogéniques spéciales, et leurs matériaux d'étanchéité peuvent maintenir de bonnes performances d'étanchéité dans des environnements à basse température.

Méthode de classification

Classification par support de stockage

Il peut être divisé en réservoirs de stockage à l'azote liquide, réservoirs de stockage d'oxygène liquide, réservoirs de stockage d'argon liquide, etc. Différents milieux ont des exigences différentes pour les matériaux du réservoir de stockage et la sécurité en raison de leurs différentes propriétés physiques et chimiques. Par exemple, l'oxygène liquide est combustible et les réservoirs stockant l'oxygène liquide doivent prendre des mesures spéciales de prévention des tirs et des explosions.

Classification par volume

Il existe de petits réservoirs de stockage cryogénique de laboratoire (généralement avec un volume de plusieurs litres à des dizaines de litres), des réservoirs de stockage industriels et médicaux de taille moyenne (avec un volume de centaines de litres à des milliers de litres) et de grands réservoirs de stockage (avec un volume de dizaines de milliers de litres ou encore plus grand). Les petits réservoirs de stockage sont principalement utilisés pour les expériences de recherche scientifique et la préservation de petites quantités d'échantillons; Les réservoirs de stockage de taille moyenne conviennent aux hôpitaux, aux petites usines et autres endroits; Les grands réservoirs de stockage sont utilisés pour la production et le stockage industriels à grande échelle.

Classification par méthode d'isolation

divisé en réservoirs de stockage isolés à vide, réservoirs de stockage isolés en poudre et réservoirs de stockage à isolation multicouches. Les réservoirs de stockage isolés sous vide ont de bonnes performances d'isolation et conviennent au stockage à long terme et aux occasions de haute précision; Les réservoirs de stockage isolés en poudre ont des coûts relativement bas et conviennent à certaines situations où les exigences d'isolation ne sont pas particulièrement élevées; Les réservoirs de stockage isolés multicouches combinent de bonnes performances d'isolation et des caractéristiques structurelles compactes.

Précautions de sécurité

 

 

Contrôle de la pression:Les liquides cryogéniques continueront de se vaporiser pendant le stockage, ce qui fait augmenter la pression dans le réservoir. Par conséquent, les réservoirs de stockage cryogéniques doivent être équipés de systèmes de contrôle de pression, tels que les vannes de sécurité, les manomètres, etc. La fonction de la soupape de sécurité est d'ouvrir automatiquement lorsque la pression dans le réservoir dépasse la valeur définie, le gaz de décharge et empêcher le réservoir de stockage d'exploser. Les utilisateurs doivent vérifier régulièrement l'efficacité du système de contrôle de la pression pour assurer son fonctionnement normal.

 

Empêcher les fuites:La fuite des liquides cryogéniques peut provoquer des dangers tels que les engelures, la suffocation et le feu (comme la fuite d'oxygène liquide). Par conséquent, il est essentiel de vérifier le scellage du réservoir de stockage. Dans un usage quotidien, faites attention pour observer s'il y a des signes de fuite de liquide ou de gaz dans les tuyaux, les vannes et autres pièces. Si des fuites sont trouvées, prenez immédiatement des mesures, telles que la fermeture des vannes pertinentes, l'évacuation du personnel, etc., et informer rapidement le personnel de maintenance professionnelle pour la maintenance.

 

Entretien de l'isolation:Si les performances d'isolation du réservoir de stockage diminuent, le liquide à basse température se vaporisera plus rapidement, augmentera la pression du réservoir et les déchets d'énergie. Par conséquent, il est nécessaire de vérifier régulièrement l'intégrité de la couche d'isolation, par exemple si le degré de vide du réservoir de stockage d'isolation à vide répond aux exigences. Pour les réservoirs de stockage d'isolation multicouches, faites attention pour vérifier si le matériel d'isolation est endommagé ou détaché.

 

Spécification de fonctionnement:Lorsque vous utilisez des réservoirs de stockage à basse température pour le remplissage liquide, le déchargement, le transport et d'autres opérations, il doit être effectué en stricte conforme aux procédures de fonctionnement. Par exemple, lors du remplissage du liquide, la vitesse de remplissage doit être contrôlée pour éviter une pression excessive causée par une vaporisation rapide du liquide; Pendant le transport, assurez-vous que le réservoir de stockage est fermement fixé pour empêcher le basculement et la collision.

 

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