实验室液氮机是一种专为科研、教学及医疗实验环境设计的小型现场液氮制备设备，能够在实验室内直接将空气中的氮气分离并液化，按需提供高纯度液态氮。相较于传统依赖外部采购钢瓶或杜瓦罐的方式，实验室液氮机显著提升了液氮供应的自主性、安全性与经济性，尤其适用于细胞冻存、超导实验、低温物理、材料测试等对液氮稳定性要求高的场景。
一、工作原理
实验室液氮机本质上是一套微型空气分离与液化系统，其核心基于低温精馏和气体液化原理。整个制备过程通常包括以下步骤：
空气吸入与压缩：环境空气经高效过滤后进入无油空气压缩机，被加压至5–8bar。采用无油压缩可避免油蒸气污染后续系统，确保液氮纯度。
深度净化：压缩空气依次通过冷冻干燥器、精密过滤器及双塔分子筛吸附装置，去除水分、二氧化碳、油雾和灰尘。这一步至关重要，可防止低温段因杂质冻结而堵塞管道。
预冷与热交换：净化后的高压空气进入主换热器（多为板翅式结构），与返流的低温氮气进行逆流热交换，温度逐步降至接近-190℃。
低温分离与液化：冷却后的空气进入集成于真空绝热冷箱内的精馏塔，利用氮气（沸点-195.8℃）与氧气（沸点-183℃）的沸点差异实现分离。富氮气体在塔顶富集，并通过节流膨胀或微型透平膨胀进一步降温液化。
液氮收集与使用：生成的液氮流入内置或外接的标准实验室杜瓦瓶（常见容量为30–100L），用户可随时取用；未液化的氮气则作为返流气体参与热交换后排空，实现能量回收。
整个循环通常基于改进型林德循环，部分机型引入小型透平膨胀机以提升能效。
二、系统组成
无油压缩机单元：低噪音、高可靠性，适合室内连续运行；
空气净化系统：含多级过滤器与自动切换再生的分子筛塔；
冷箱（ColdBox）：集成换热器、精馏柱、膨胀阀等，整体真空绝热；
控制系统：基于嵌入式PLC或微处理器，支持自动启停、液位监测、故障报警及远程通信（如Wi-Fi或以太网）；
储液接口：兼容标准实验室杜瓦瓶，部分机型内置小型储罐；
安全保护装置：包括氧浓度传感器、超压泄放阀、过热保护、漏电断路器等。
三、技术特点与性能参数
日产量：通常为10–100升液氮/天，满足单个或多个实验室日常需求；
氮气纯度：≥99.995%（4.5N），有些机型可达99.999%（5N），符合生物样本冻存与精密实验要求；
能耗水平：先进机型单位能耗约为0.8–1.2kWh/L，显著优于早期产品；
噪音控制：运行噪音一般低于55–60dB(A)，可置于实验室角落或通风柜旁；
占地面积小：整机尺寸约0.5–1m2，高度通常不超过1.8米，便于空间受限环境部署；
自动化程度高：支持7×24小时无人值守运行，具备“一键启动”和智能休眠功能。
四、典型应用场景
生物医学研究：用于长期冷冻保存细胞系、干细胞、原代组织、精子、卵子及疫苗等，避免因液氮断供导致样本失效。
辅助生殖中心：试管婴儿实验室依赖稳定液氮供应进行胚胎与配子冷冻，现场制备可大幅提升操作连续性与安全性。
高校教学实验：物理、化学、材料等课程中涉及超导磁悬浮、金属低温脆性、液氮喷雾等演示实验，可现场制取，减少运输与储存风险。
低温物理与材料科学：超导材料测试、量子器件冷却、低温电学测量等均需持续、洁净的液氮源。
小型医疗机构：皮肤科用于冷冻疣、痣等病变组织；病理实验室用于快速冷冻切片。
食品与农业科研：用于植物种子库、微生物菌种保藏、食品成分低温研磨等。
服务热线：0571-86176836
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