液氮冻结技术
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液氮冷冻具体操作方法
液氮冷冻是一种常用的冷冻方法,以下是液氮冷冻的具体操作方法:
1. 准备液氮罐和液氮:液氮罐是用来存放液氮的容器,液氮是低温气体,储存在液氮罐中。
需要根据需要使用的液氮量准备足够的液氮。
2. 穿戴防护装备:液氮温度极低,可能对人体造成伤害。
在操作液氮冷冻时,应穿戴合适的防护手套、护目镜和防护服等防护装备,以确保安全。
3. 将待冷冻样品放入容器中:将待冷冻的样品放入适合的容器中。
样品可以是液态物质、固态材料或活体组织等。
4. 倒入液氮:小心地倒入足够的液氮,使样品完全浸泡在液氮中。
注意不要将液氮倒得过满,以防止溢出。
5. 盖好容器并装入液氮罐:将容器盖好,确保液氮不会蒸发。
然后将装有样品的容器放入液氮罐中。
6. 控制冻结时间:根据需要控制冻结时间,在液氮罐中静置一段时间,让样品充分冻结。
7. 取出样品:使用相应的工具(如抓子)小心地从液氮罐中取出样品。
需要注意的是,操作液氮冷冻时要小心谨慎,避免直接接触液氮以及避免液氮的蒸气进入呼吸道。
液氮具有极低的温度,应当遵循相关安全操作规程,以确保安全。
液氮速冻温度
液氮速冻技术是一种利用液氮(-196℃)进行杀菌和保存食品的新型技术。
液氮速冻温度是指将食品置于-196℃液氮中,使食品表层瞬间冻结,并迅速在温度梯度的作用下将中心部分温度降至-10℃以下,以达到杀菌、保鲜的目的。
液氮速冻温度的控制对于保证食品质量和安全至关重要。
一般来说,液氮速冻的温度是-196℃,但实际情况中,需要根据食品类型、备料方式、包装方式等因素进行调整。
在液氮速冻的过程中,需要注意一些关键点,如控制食品的厚度和形状,使其能够均匀地接触到液氮,达到更好的速冻效果;同时,还需要控制速冻时间,以避免食品表层过度冻结,影响口感和观感。
液氮速冻温度的优势在于快速、高效、节能、环保等特点。
由于液氮的极低温度,可以迅速将食品表层冻结,形成保护层,防止细菌繁殖和营养素流失。
同时,液氮速冻的速度极快,可以在数秒内完成速冻过程,保证了食品的营养价值和品质不受损失。
液氮速冻技术广泛应用于肉制品、海鲜、水果、蔬菜等食品的加工和保存领域。
近年来,液氮速冻技术得到了广泛的推广和应用,成为食品行业中不可或缺的一种技术手段。
超低温液氮冷冻技术在各行业中的应用液氮液氮即液态氮气,分子量28.013,相对密度0.8081(-195.8 ),密度1.2507kg/m3(在0,l大气压时),熔点-209.86,沸点-195.8,临界温度-147.05,临界压力3.39Mpa (33.5大气压),临界密度0.31公斤/公斤,液态密度0.8l公斤/公斤(沸点),蒸发潜热161.19千焦耳/公斤,定压比热1.034千焦耳/公斤·;热传导率2.28×10-4焦耳/厘米·秒·。
为无色透明、无味、无毒之低粘度的透明液体,不导热导电,不自燃助燃,化学性质稳定,不与任何物质起化合作用。
1单位体积的液氮可产生约650倍体积的氮气,氮气是空气的主要组成部分,在空气中的含量高达78%(体积),液氮作为空气液化分离的最大宗产品、工业制氧的副产品,一般纯度达99.99%。
液氮在常温下很容易气化,保存困难,运输携带也较麻烦,在无液氮生产的地区,应用受到限制。
液氮是一个较为方便的冷源,因液氮特有的性质,已逐步受到人们的重视和认可,在畜牧业、医疗事业、食品工业、以及低温研究领域等方面得到越来越普遍的应用。
在电子、冶金、航天、机械制造等方面应用不断拓宽和发展。
一、在畜牧业方面的应用1、广泛用于家畜冻配改良技术在多种家畜中,牛的精液冷冻制备、保存技术最为成功,自上个世纪五十年代已形成一套完整定型的工艺流程。
牛精液冷冻的冷源普遍应用液氮。
颗粒精液在经液氮冷却的氟板(聚四氟乙烯)、铜纱网、铝板上滴冻。
要使承接精液的表面与液氮面保持——定的距离(1~2厘米)。
在滴冻的过程中,要维持在-80~-120的温度。
滴冻前将经过平衡的精液充分混匀,并检查精子的活率。
滴要迅速,颗粒要均匀,每毫升经过稀释的精液滴10粒左右为宜。
滴冻结束后,要停留2~3分钟,待所有颗粒已冻结立即投入液氮。
经抽样检查(一般随机抽取2粒) ,解冻活率在0.3以上者,即可装于纱布袋中,经标记后在液氮中保存。
液氮速冻工艺
液氮速冻技术是指将液氮应用于食品速冻的一种技术,食品的液氣速冻在国外发达国家已广泛使用,受液氮价格和液氮供应的影响,液氮速冻技术近几年才开始在国内慢慢兴起。
液氮速冻设备属于深冷冻结装置,其原理是利用液态氮气在汽化过程中所释放出的冷能量快速冻结产品,且冻结时间极短。
液氮速冻设备产品特点:
(1)利用液态氮气在汽化过程中释放冷量,实现产品的快速冻结,冻结速度极快;
(2)采用进口温度控制器,配合进口流量控制阀,实现自动调节LN2,节约生产成本;
(3)全不锈钢材质制作,增设不锈钢内胆,耐低温,运行稳定可靠;
(4)不仅适用于冻结常规食品,还适用于冻结水产品、面食品、果蔬等附加值较高或有特殊要求的产品。
液氮超低温冻结保藏技术规范1. 目的规范液氮超低温冻结方法保存各类微生物菌种的操作,保证菌种长期保藏的质量和安全。
2. 范围本规程适用于各类微生物菌种的液氮超低温冻结保存。
3. 基本原则和要求针对接收的不同类群的微生物菌种资源,保藏中心应根据工作经验和微生物菌种提供人的建议,选择合适的冻结速度和保护剂系统,进行微生物菌种的液氮超低温冻结保存,以保证这些微生物菌种在长期保藏过程中的活性和稳定性。
4. 规程4.1 准备冻存管4.1.1 用蒸馏水浸泡、冲洗干净耐低温(聚丙烯)塑料冻存管,干燥后备用。
4.1.2 保藏中心应为保存菌种的每一支冻存管标注明确的标识,标签内容应至少包括菌种的保藏编号和制备批号(日期),可将保藏编号排在第一行,制备批号用连续的年月日(八位数字)表示,排在第二行,并根据冻存管的容积将标签裁成合适的大小。
保藏中心应根据标签的放置位置选择符合要求的标签材质,以确保在长期的保藏过程中,标签不会发生自然或人为的脱落、污损。
4.1.2 将准备好的标签放置于冻存管规定的位置,加入或不加入合适体积的保护剂,拧上冻存管帽,装入塑料冻存盒中,1 公斤压力蒸汽灭菌30 分钟,备用。
4.2 准备保护剂根据需要保藏的微生物类别选择适宜的保护剂种类,按照配方配制、分装、灭菌备用。
用于保存厌氧微生物的保护剂,应除去保护剂中的溶解氧。
4.3 菌种保藏4.3.1 无菌操作将符合质量要求的、需要保藏的菌种接种在规定的培养基上,并尽量涂满整个斜面,置最适宜的条件下培养,单细胞微生物菌种培养至对数生长期后期(静止期初期),对于放线菌和产孢丝状真菌应培养至形成成熟的孢子。
对于生物量较低的菌种,应多准备几只斜面菌种。
对于不产孢子的丝状真菌,无菌操作将需要保藏的菌种接种在规定的平板培养基上,培养时间根据菌种的生长速度确定。
4.3.2 用无菌滴管将一定体积的灭菌保护剂无菌操作注入培养好的斜面菌种试管中,并将菌苔(或孢子)轻轻刮下,吹打数次,制成细胞或孢子悬浮液。
液氮超低温冷冻
一.什么是液氮
惰性的,无色,无嗅,无腐蚀性,不可燃,温度极低的液体。
从空气中分离获得,沸点为-196℃。
二.液氮速冻技术的兴起
用液氮速冻食品,最早始于美国。
美国在50年代就开始了这方面的研究,至1960年即正式用于速冻食品。
1964年开始在生产上迅速推广。
目前液氮速冻已在美国家食品加工企业中广泛采用,该项技术已经开始在全球范围内进行传播。
丹东天茂气体有限公司位于中国最大的边境城市---辽宁省丹东市,是东北最大的气体制造商和供应商,不论您是何种规模的食品生产商,天茂气体都能为您提供创新的冷冻、冷却和包装解决方案。
一).面向的客户需求:
需要连续或分批冷冻或冷却食品;
需要制作高品质的切片食品;
需要搅拌或成型加工的食品;
需要延长食品的保存期限。
三.液氮的价格和优势
相对于液态二氧化碳液氮具有更加稳定的价格优势,能产生气氛保护,使所加工的肉类产品恢复冷却之前的状态。
对于购买液氮的客户,我们公司根据您的需求可以提供配套的设备、服务及解决方案,采取设备租赁的形式可以极大地减少客户的前
期投入。
制冷设备占地少,冷冻快,速度是一般冷冻的30--40倍。
由于超速冻能使细胞内和细胞间隙中的水同时冻结成无数微细均匀的冰晶体,使细胞组织不受破坏,因而解冻后食品能最大限度地恢复到原来的新鲜状态和原有的营养成分。
保鲜时间长,液氮超低温冷冻可以隔绝杂菌。
减少微生物的作用。
(转自网络,如有侵权,请联系我)。
液氮冷冻原理
液氮冷冻是一种常见的冷冻技术,其原理是利用液态氮的低温特性将物体快速冷却。
液态氮是一种非常冷的物质,其沸点为-196摄氏度。
当液态氮与物体接触时,由于物体的温度较高,液态氮会迅速蒸发为气态氮。
这个蒸发过程需要吸收大量的热量,导致物体的温度迅速下降。
液氮冷冻的原理主要包括两个部分:传热和质量传递。
在传热方面,液态氮与物体之间会发生热传导,即液态氮从高温物体表面吸收热量,同时物体的温度也会降低。
由于液氮的低温特性,热量可以迅速从物体中传递到液氮中,使物体的温度迅速降低。
在质量传递方面,液态氮的蒸发会导致气体在物体表面的对流传递。
蒸发的气态氮会带走物体表面的热量,进一步降低物体的温度。
同时,液态氮与物体接触后会产生一层气体保护层,防止进一步的热量传递。
液氮冷冻在实际应用中有广泛的用途。
例如,液氮冷冻可以用于生物医学领域的冷冻保存和组织保存,可以用于食品工业中的冷冻处理和贮藏,还可以用于半导体工业的制冷和超导体研究等领域。
总的来说,液氮冷冻的原理是利用液态氮的低温特性将物体快
速冷却,通过传热和质量传递的方式,吸收物体的热量并降低物体的温度。
这个技术广泛应用于各个领域,发挥着重要的作用。
液氮冷冻治疗的操作方法
1. 液氮冷冻治疗设备准备:首先需要获得液氮冷冻治疗设备。
确保设备操作人员都已经接受了系统的培训,并且设备已经按照说明书正确安装。
检查所有控件是否工作良好,和供气瓶是否已经连接好。
2. 准备患者:患者需要为治疗区域裸露,并且没有任何皮肤刺激。
如果患者对液氮过敏或有哮喘等疾病,需要在治疗之前告知医生。
3. 确定治疗部位:根据患者病情和病史,医生会决定要治疗哪个部位。
按照医生的指示,将治疗部位所有的毛发挂起,露出待冻结治疗的皮肤组织。
4. 涂抹冷凝剂:冷冻治疗前需要涂抹冷凝剂。
使用医疗纱球将冷凝剂几次涂抹在患者的皮肤上,并在5分钟后将其擦干,以达到更好的冷冻效果。
5. 连接冷冻枪和氧气:将冷冻枪连接到氧气瓶,然后液氮注入冷冻枪内,待冷冻枪完全充满液氮后即可开始治疗。
注入氧气时应适度,不要过度充气。
6. 进行冰冻治疗:将冷冻枪对准治疗部位,冷冻枪的距离和施冻时间由医生决定。
一般情况下,冻结时间在10-30秒之间,需要在冻结前告知患者治疗时间,并提醒患者在治疗过程中要保持呼吸。
7. 冲洗治疗区域:治疗完成后,使用温和的水直接沖洗治疗区域,并用抗菌药
膏润肤。
在必要时,医生会另外开出相关的药物,比如抗生素或止痛剂。
注意事项:
1. 治疗期间需要注意患者的皮肤反应。
2. 针对局部注射冷冻术可能引起皮肤表面不均匀,需要医生用专业治疗工具进行不同层次的瓷治疗处理。
3. 大面积冷冻治疗需要进行多次反复治疗,以免频繁治疗过程中对患者身体造成影响。
治疗所需时间长短取决于冻结部位的大小和冻结深度。
液氮冷冻治疗痘痘原理痘痘是一种非常普遍的皮肤问题,它可以影响人们的自信心和外表美观,也会引起烦恼。
虽然有很多不同的痘痘治疗方法,但液氮冷冻治疗痘痘是一种最新的技术。
它通过利用低温对痘痘的皮肤影响来减少痘痘的数量,从而改善痘痘的外观。
液氮冷冻治疗痘痘是一种先进的技术,它使用超低温的液氮(-196°C)来冻结痘痘,使痘痘萎缩和消失。
当液氮触及痘痘,它会立即凝结,形成一个保护层,抵抗细菌和病毒的活动,这样就可以减少痘痘的数量,改善痘痘的外观。
液氮冷冻治疗痘痘的操作过程非常安全,而且十分效果显著。
首先,护士会在痘痘处使用消毒剂处理皮肤,然后将液氮以冷凝形式喷洒在其上。
工作人员会在治疗过程中密切关注痘痘是否达到理想冷冻温度,观察痘痘是否有愈合现象,每次治疗过程大概需要5-10分钟完成,整个治疗也很快,而且没有明显的不适感。
液氮冷冻治疗痘痘还有很多优势,它可以有效减少痘痘的数量,从而改善痘痘的外观;它可以有效抑制细菌和病毒的活动,从而降低痘痘的发作率;它可以有效改善毛孔的开放度,从而改善肤质;它还可以减少炎症的活动,减少痘痘的深度和色素沉着。
液氮冷冻治疗痘痘有一些禁忌,在进行治疗前,患者应当提前告知医生有无慢性疾病,曾在痘痘位置有过外用药物或其他治疗,以便为患者安排合理的治疗选择。
此外,为了提高治疗效果,痘痘发病比较严重的患者可以在治疗过程中选择补充药物治疗,但是应该严格按照医生的指导和使用说明来操作,这样才能有效地改善痘痘的外观。
总之,液氮冷冻治疗痘痘是一种安全有效的技术,它可以改善痘痘的外观,减少痘痘的数量和发作率,改善毛孔开放度和减少炎症反应,所以越来越多的痘痘患者开始尝试液氮冷冻治疗痘痘,它可以有效解决痘痘的难题,改善痘痘的外观。
液氮冷冻治疗的原理和应用液氮冷冻治疗是一种利用极低温的液态氮来治疗疾病或病变的方法。
液氮的沸点为-196℃,在此温度下,液氮能够快速冷冻组织,引起组织细胞的冻结和破坏,从而达到治疗的效果。
液氮冷冻治疗广泛应用于皮肤病、肿瘤病变、疣病等领域,并取得了良好的疗效。
液氮冷冻治疗的原理主要是通过液氮的极低温度来破坏病变组织。
液氮的低温能够迅速降低组织温度,使组织内的水分迅速结冰并形成冰晶。
冰晶的形成会引起组织细胞的脱水和破坏,导致细胞死亡。
此外,液氮的冷冻还能够破坏血管,降低病变组织的血液供应,从而阻断病变的营养来源,进一步加速病变组织的坏死。
液氮冷冻治疗的应用非常广泛。
在皮肤病领域,液氮冷冻治疗常用于治疗疣病、鳞状细胞癌等病变。
对于疣病来说,液氮冷冻能够迅速冻结和破坏疣体,达到治愈的效果。
在肿瘤病变方面,液氮冷冻治疗被广泛应用于皮肤肿瘤、乳腺肿瘤等的治疗中。
液氮冷冻能够精确冷冻肿瘤病变的组织,破坏肿瘤细胞,达到治疗的目的。
此外,液氮冷冻治疗还可以用于去除皮肤上的色素斑点、脂肪瘤等病变,取得了显著的效果。
液氮冷冻治疗的优点有很多。
首先,液氮冷冻治疗是一种非侵入性的治疗方法,不需要进行手术切除,减少了手术的创伤和恢复时间。
其次,液氮冷冻治疗的疗程短,治疗时间短暂,患者可以快速恢复日常生活。
再次,液氮冷冻治疗对于病变组织的破坏是局部的,不会对周围正常组织造成明显影响。
此外,液氮冷冻治疗的疗效稳定可靠,能够有效地治疗病变,降低复发率。
然而,液氮冷冻治疗也存在一些不足之处。
首先,液氮冷冻治疗对于较深的病变组织效果不佳,只适用于浅表性的病变。
其次,治疗过程中会出现短暂的不适感,如疼痛、刺痛等,但这些不适感通常可以忍受。
再次,液氮冷冻治疗需要专业的医生进行操作,操作技术要求较高,如果操作不当可能会对患者造成伤害。
液氮冷冻治疗是一种利用极低温的液态氮来治疗疾病或病变的方法。
其原理是通过液氮的冷冻作用破坏病变组织,达到治疗的效果。
液氮冷冻标准
液氮冷冻的标准涉及多个方面,以下是部分相关标准:
1. 温度控制:液氮冷冻的关键在于温度的控制。
在冷冻过程中,要保证常温下的小食品在加入液氮后能够迅速降温至-30℃\~-40℃,以达到快速冻结的效果。
2. 冷冻速度:食材从周围进行解冻,厚度或直径为厘米(cm)的食材,中心温度降低到-5摄氏度所需要的时间为小时。
根据此标准,液氮的超低温可以瞬间吸收食材的温度,且极速超速冻结食材,属于超速冻结的一种物理速度技术的操作。
3. 冷冻环境:液氮冷冻需要在特定的环境下进行,以确保安全和有效性。
例如,液氮罐应存放在通风良好的地方,远离火源和易燃物品,以防止意外发生。
需要注意的是,不同的应用领域和具体情况可能会有不同的液氮冷冻标准。
因此,在实际应用中,应根据具体情况制定合适的液氮冷冻标准,并遵循相关规范和操作要求,以确保安全和有效性。
液氮冻的原理
液氮冷冻是一种常用的冷冻方法,其原理是利用液氮的低温特性使物体迅速降温并冻结。
液氮的沸点为-196°C,因此在常温下液氮处于液体状态。
液氮的温度远低于常见的冷冻方法,例如冰冻或冷藏。
当物体与液氮接触时,液氮会快速吸收物体的热量,引起液氮的蒸发和物体的降温。
当液氮接触到物体时,它迅速转化为气态,这导致了局部的温度骤降。
液氮蒸发的过程需要吸收大量的热量,这些热量主要来自物体表面。
热量的吸收导致物体表面的温度迅速下降,从而使物体内部的温度也逐渐下降。
液氮冻结的速度非常快,这是因为液氮蒸发的过程非常迅速。
与其他冷冻方法相比,液氮冻结可以更快地将物体冷冻到所需的温度。
这对于需要迅速冷冻的物体非常有用,例如生物样本或食物。
液氮冻结的过程也可以被控制。
通过调整液氮的量和冻结时间,可以实现对物体温度的精确控制。
这对于特定实验或工艺过程的需求非常重要。
需要注意的是,液氮是一种极其低温的物质,接触液氮可能对人体造成严重的伤害,因此在使用液氮进行冷冻时必须采取必要的安全措施。
液氮冷冻治疗痘痘原理
痘痘是一个普遍存在于青少年脸上的皮肤问题,它会带来严重的自卑感,影响人的自信心和形象。
以往的痘痘治疗只能尝试减轻痘痘的症状,但不能根治其原因。
近年来,液氮冷冻治疗痘痘技术的出现,成为痘痘治疗的一大突破!
液氮冷冻技术也称为低温冷冻技术,它是通过将肌肤表面的痤疮细菌和其他有害物质冻结并消除而获得治疗效果的一种方法。
液氮冷冻技术采用的液态氮温度达到-191度,能够在短时间内将痤疮细菌和其他有害物质冻结并消除,达到杀灭细菌的效果,从而有效缓解痘痘的发病情况。
液氮冷冻技术不仅有效除去痤疮细菌和其他有害物质,还有助于调节皮肤的保湿功能,改善肤质,帮助减少粉刺的发病倾向,使皮肤变得光滑、细嫩。
另外,液氮冷冻技术有助于改善免疫力,预防痘痘的反复发作。
在液氮冷冻技术治疗痘痘之前,病患必须有一个专业的皮肤健康体检,医生根据病人的具体情况,为他们定制特定的液氮气体比例,以便根据其不同的皮肤类型进行治疗。
液氮冷冻技术在治疗过程中没有明显的不适感,只会有短暂的冷痛感,治疗结束后,病人可以正常的上学、上班,不会遇到影响正常生活的困难。
当然,如果想获得良好的治疗效果,病患必须坚持定期施行液氮冷冻技术治疗,痘痘才能慢慢变少,最终达到彻底消除的目的。
液氮冷冻技术是一种安全、有效的非手术方式,能从根本上解决
痤疮发病的问题,从而实现改善肤质的效果,让人们重新拥有完美的肌肤,重拾自信心。
液氮冷冻技术的出现,真正使得痘痘治疗从症状缓解转变为根治的机会,使更多的痘痘患者重拾自信,迎来蓬勃的春天!。
盾构液氮冻结加固开仓施工工法盾构液氮冻结加固开仓施工工法一、前言盾构液氮冻结加固开仓施工工法是一种新型的地下开挖技术,通过利用液氮对地下环境进行冻结加固,以提高施工安全性和效率。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施以及经济技术分析,并通过一个工程实例来进一步说明该工法的应用。
二、工法特点盾构液氮冻结加固开仓施工工法主要有以下特点:1. 冻结加固效果好:通过液氮冻结地下土层,形成坚固的冻结土体,提高地下开挖的稳定性和安全性。
2. 施工速度快:冻结加固后,开挖工期大大缩短,施工效率明显提高。
3. 适应性强:适用于不同地质条件下的开挖工程,包括隧道、地下室、地铁等。
4. 环保节能:液氮在地下环境中不会产生污染,施工过程无噪音和振动,符合环保要求。
三、适应范围盾构液氮冻结加固开仓施工工法适用于以下工程:1. 地铁隧道施工:应对复杂地质环境下的地铁隧道施工,保证施工安全和效率。
2. 城市地下室建设:在城市地下室建设中,利用该工法加固开挖施工,保证地下室的稳定性和安全性。
3. 其他地下开挖工程:如矿山开采、水利隧道建设等,都可以采用该工法进行施工。
四、工艺原理盾构液氮冻结加固开仓施工工法的工艺原理是利用液氮对地下环境进行冻结加固。
具体工艺包括以下几个方面:1. 导气孔系统:设置导气孔系统,利用管网将液氮导入地下土层,形成冻结区域。
2. 冻结管控制系统:通过管网控制冻结管的液氮注入和排气,保持冻结温度和时间的稳定。
3. 接触冷却系统:通过液氮对地下土层进行接触冷却,形成坚固的冻结土体,提高施工安全性。
五、施工工艺盾构液氮冻结加固开仓施工工法的施工工艺包括以下几个阶段:1. 地质勘测和设计:根据工程要求进行地质勘测,确定施工方案和设计参数。
2. 导气孔施工:在施工现场开展导气孔的施工,包括导气孔的钻孔和安装。
3. 冻结管控制:通过设置管网,控制冻结管的液氮注入和排气,维持冻结温度和时间的稳定。
液氮低温快速冻结技术及其应用
隧道网(2008-11-12) 来源:隧道网
报告主题:液氮低温快速冻结技术及其应用
报告人:岳丰田先生,中国矿业大学岩土工程研究所副所长
报告人介绍
岳丰田先生,中国矿业大学岩土工程研究所副所长,教授。
长期从事城市地下工程和煤矿矿井井筒冻结施工理论和工程问题研究,主持冻结关键技术研究项目50余项,获得省、部级奖10余项。
报告内容介绍
阐述液氮低温快速冻结技术的原理以及工艺过程,系统介绍液氮运输、储存、施放以及换热系统等,并通过上海近年工程应用实例,增加人们对液氮低温快速冻结的认识。
报告内容节选
运营地铁隧道修复液氮快速冻结技术及其应用研究
液氮是一种理想的制冷介质。
常压下其沸点是-195.8℃,蒸发潜热为250kJ/m3。
在地层冻结中,液氮通过管路输送到冻结管底部。
然后在进液管和套管之间的空间蒸发,以后冷的氮气温度上升到设定的气体温度,把土层的热量吸走,使土层冻结。
液氮冻结土层可称为“快速冻结”,因为使用液氮只需很短的时间即可冻结土体,可以达到常规氨—盐水循环冻结速度的10倍。
液氮冻结无需在工地安装冷冻站而只需把冻结管插入地层。
20世纪60年代开始在美、英、日、法、俄、意等国家在土层加固工程中应用,在城市交通繁忙地区的地下工程和处理紧急工程事故等发挥加固和稳定地层作用。
上海地铁2号线南京东路站至陆家嘴站区间隧道联络通道排水管与隧道管片接口处于2006年8月19日发现漏水漏砂现象,后经紧急处理,用注浆的方法封闭了原排水口,该联络通道位于黄埔江底中心位置,隧道中心标高为-26.337m,上部江水深度9.5m,排水管口发生漏水冒泥现象问题非常严重,情况危险,此地层含水压力很大而且该地层供水与黄浦江水明显存在水利联系。
此处情况与上海四号线出事地点情况相似,如处理不当,盲目进行开挖维修可能引起黄浦江底泥沙倒灌,导致整个2号线封闭进行抢修,甚至淹没整个上海地铁
系统导致瘫痪。
经多方论证,决定采用液氮冻结的方法加固排水管口周围的土体,再开挖并处理原排水管的方案。
上海地铁2号线南京东路站至陆家嘴站区间隧道联络通道排水管与隧道管片接口处于2006年08月发现漏水漏砂现象,后经紧急处理,用注浆的方法封闭了原排水口,该联络通道位于黄埔江底中心位置,隧道中心标高为-26.337m,上部江水深度9.5m ,排水管口发生漏水冒泥现象问题非常严重,情况危险,此地层含水压力很大而且该地层供水与黄浦江水明显存在水利联系,盲目进行开挖维修可能引起黄浦江底泥沙倒灌,导致整个2号线封闭进行抢修,甚至淹没整个上海地铁系统导致瘫痪。
经多方论证,决定采用液氮冻结的方法加固排水管口周围的土体,再开挖并处理原排水管的方案。
施工难点
1、工程水文地质条件差
2、对运营地铁的保护要求高
3、施工环境复杂
4、隧道钢管片和排水管连接方式
5、冻胀和融沉的控制
冻结难点
1、液氮冻结的冻结范围和冻结帷幕厚度的设计计算。
2、地层的冻胀应力及冻胀量融沉量难以精确计算。
3、在工程施工过程中,液氮的施工工艺没有经验可循。
4、液氮冻结控制参数,特别是液氮消耗量的控制较难计算。
5、液氮冻结的温度场和隧道位移场的数值分析和实测。
施工方案
修复施工进行的同时地铁2号线必须正常运营,夜间11:30 ~03:30为施工时间。
冻结加固范围
冻结操作
全部安装并保温后,首先对冻结器进行预冷,可分两步进行:气态氮预冷和液态氮预冷,随后即可进行冻结。
开挖。
冻结加固土体满足开挖要求,将道床混凝土、集水坑内抢修时封压的水泥及浆液固结体等予以清除,开挖至排水管与钢管片接头完全暴露,观察原铸铁排水管与钢管片接头情况,准备进行排水管的修复工作。
开挖区域应急盖板
隧道侧连接形式集水井侧连接方式
施工经验
(1)冻结时间。
交圈位置冻土的平均发展速度最小为10.1 cm/d,最大发展速度27.8cm/d,冻结开始后第22h冻结壁开始交圈,到60h全部交圈,冻结壁交圈前发展速度较交圈后为大。
(2)冻结壁的均匀程度。
冻结管水平放置,沿冻结管壁方向,中间温度低,两头温度高,造成中间厚度大两头小的情况。
冻土上部盖板未做保温处理,冷量流失,造成冻结壁发展不均匀。
(3)冻胀位移情况。
位移监测说明在冻结区域内各位置冻结冻胀量增长比较均匀,在9.5~12.7mm之间。
主要是因为冻结管壁温度均匀,冻结壁发展比较一致,所以冻胀量相差不大。
(4)开始冻结时,进液管位置主面、出气管位置主面和中间截面三个位置的冻结壁厚度和扩展速度不同,进液管位置主面位置的冻结壁厚度和发展速度为大,中间截面位置的冻结壁厚度和发展速度为小;冻结时间超过20小时后,中间截面的冻结壁厚度超过了温度高的出气管位置主面的温度。
特别是进液管壁温度较高时,温度高的主面的冻结壁厚度较中间截面差别更明显。
冻结时间达到40小时后,三个截面冻结壁的厚度相差较小,特别是冻结温度较低时,三个截面冻结壁的厚度基本是一致的。
(5)当冻结温度一定时,不同的冻结管间距下,冻结壁主面的厚度和发展速度差别不大。
当冻结壁厚度超过冻结管间距后,冻结管间距较大时,冻结速度明显降低。
同时冻结管间距对冻结壁中间截面的冻结壁厚度影响较大,冻结管间距为250mm和350mm时,在冻结40小时后,中间截面冻结壁厚度差102mm。
(6)有限元计算得出挖开的冻土区域的最大位移量为0.83mm。
最大主拉应力为0.26MPa,小于-10℃冻土弯拉强度2.1MPa,安全系数为8.0;最大主压应力为0.95MPa,小于-10℃冻土单轴抗压强度3.4MPa,安全系数为3.5。
冰冻体最大剪切应力为0.15MPa,小于-10℃冻土剪切强度1.68MPa,安全系数较大。
(7)通过试验,液氮冻结出口温度最高不宜超过-60℃,液氮压力一般控制在200kPa左右,采用冻结管封头,在冻结段均匀打十字花孔的铜管作为冻结器的形式,冻结系统与液氮罐使用不锈钢软管连接,不锈钢软管使用铜外丝接头分别与供液铜管和液氮管上的供液阀连接。
(8)注浆期间对应区间隧道收敛变形有一定影响,离注浆位置越近,变形越大,反之,
越小。
而冰冻法施工对附近区间隧道收敛变形影响较小
(9)冻结阶段,初期有冻胀现象发生,但冻胀量增长的并不明显,冻胀变形小于1mm。
(10)冻结中后期特别在冻结壁交圈以后,冻胀变化明显增大,并达到最大值,冻胀量为1.5mm。