ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลวเครื่องเดียวกัน แช่แข็งผลิตภัณฑ์ชุดเดียวกัน ค่าที่อ่านจากมิเตอร์ไนโตรเจนเหลวสองครั้งสามารถต่างกันได้มาก ในตารางพารามิเตอร์ของเครื่องไม่มีรายการ «อัตราการใช้ต่อหน่วย» เพราะปริมาณการใช้ไนโตรเจนเหลวถูกกำหนดร่วมกันโดยความร้อนที่วัตถุต้องพาออกไป วิธีจัดเรียงการโหลด จำนวนครั้งที่เปิดประตู และวิธีตั้งพารามิเตอร์ หากต้องการควบคุมให้ได้ ต้องดูความร้อนสองส่วนให้ชัดก่อน แล้วจึงจัดการตัวแปรไม่กี่ตัวที่หน้างาน
การบริโภคถูกกำหนดโดยความร้อนสองส่วน: ความร้อนที่วัตถุคายออกและความสูญเสียความเย็นหน้างาน
วัตถุเมื่อลดจากอุณหภูมิป้อนเข้าลงถึงอุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย ความร้อนที่คายออกคำนวณเป็นสามช่วง หน้างานยังสูญเสียความเย็นเพิ่มอีกส่วนหนึ่ง
| รายการความร้อน | เนื้อหา | ได้รับผลจาก |
|---|---|---|
| ความร้อนสัมผัสช่วงพรีคูล | จากอุณหภูมิป้อนเข้าลงถึงจุดเยือกแข็งของวัตถุ | อุณหภูมิป้อนเข้า มวลวัตถุ ความร้อนจำเพาะ |
| ความร้อนแฝงช่วงการแข็งตัว | ความร้อนที่น้ำอิสระคายออกเมื่อแข็งตัว (น้ำประมาณ 334 kJ/kg) | ความชื้น ปริมาณการโหลด |
| ความร้อนสัมผัสช่วงแช่แข็งลึก | จากจุดเยือกแข็งลงถึงอุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย | อุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย ความร้อนจำเพาะ |
| ความสูญเสียความเย็นหน้างาน | ล้นออกเมื่อเปิดประตู ความร้อนรั่วจากตัวตู้ ลมระบายพาความเย็นออก การสูญเสียในท่อ | พฤติกรรมการทำงาน ซีลประตูและฉนวน การตั้งลมระบาย |
ความร้อนที่ไนโตรเจนเหลวพาออกไปได้ คือความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ (ประมาณ 199 kJ/kg) บวกความร้อนสัมผัสจากการที่ก๊าซไนโตรเจนอุณหภูมิต่ำเพิ่มอุณหภูมิ เมื่อนำความร้อนสามช่วงของวัตถุมารวมกัน แล้วหารด้วยความร้อนที่ไนโตรเจนเหลวใช้ได้ จะได้ขีดจำกัดล่างทางทฤษฎีของเครื่องนี้ในการแช่แข็งสินค้าชุดนี้ ค่าที่อ่านได้จริงคือขีดจำกัดล่างนี้คูณด้วยสัมประสิทธิ์ความสูญเสียความเย็น สัมประสิทธิ์นี้ผูกกับโรงงาน วิธีโหลด และพฤติกรรมการเปิดประตู ต้องสอบเทียบเท่านั้น คำนวณไม่ได้
หกปัจจัยที่ทำให้สูงขึ้นที่พบบ่อยหน้างาน
| ปรากฏการณ์ | ผลลัพธ์ | การควบคุม |
|---|---|---|
| อุณหภูมิป้อนเข้าสูงเกินไป | ไนโตรเจนเหลวถูกใช้ไปกับความร้อนสัมผัสช่วงแรกก่อน ความเย็นที่ใช้ได้ในช่วงแข็งตัวลดลง | ลดอุณหภูมิในขั้นตอนก่อนหน้า หรือป้อนเข้าเครื่องเป็นชุด |
| ระยะห่างถาดน้อยเกินไป โหลดแน่นเกินไป | ลมเย็นเข้าไม่ถึงช่องระหว่างถาด แกนกลางถึงจุดช้า | กระจายตามความสูงชั้นของชั้นวาง เว้นช่องทางลม |
| ต่อรอบเกินปริมาณโหลดที่เครื่องรองรับ | อุณหภูมิในตู้ฟื้นตัวช้า เวลาจ่ายไนโตรเจนเหลวยืดออก | จัดเป็นชุดตามปริมาณโหลดของแต่ละรุ่น |
| เปิดประตูบ่อย เปิดนาน | ความเย็นล้นออก หลังในตู้ฟื้นตัวต้องลดอุณหภูมิใหม่ | รวมเข้า-ออกสินค้าให้เป็นช่วง ลดการหยิบกลางทาง |
| ตั้งอุณหภูมิต่ำกว่าที่กระบวนการต้องการ | ผลิตภัณฑ์แช่แข็งเกินไป ใช้ไนโตรเจนเหลวมากขึ้น | สอบเทียบตามความหนาผลิตภัณฑ์และอุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย |
| ปริมาณลมระบายมากเกินไปอย่างชัดเจน | ก๊าซไนโตรเจนอุณหภูมิต่ำถูกดูดออก ความเย็นใช้ไม่เต็มที่ | ตั้งปริมาณลมของพัดลมตามปริมาณก๊าซไนโตรเจนที่เกิดขึ้น |
ฝั่งเครื่องมีจุดควบคุมอะไรบ้าง
ยิ่งเงื่อนไขการแลกเปลี่ยนความร้อนสมบูรณ์เท่าไร ปริมาณไนโตรเจนเหลวที่ใช้สำหรับความร้อนที่วัตถุคายออกเท่ากันก็จะยิ่งใกล้ขีดจำกัดล่างทางทฤษฎีมากขึ้น จุดที่ปรับได้ฝั่งเครื่องรวมอยู่ไม่กี่แห่ง:
- การควบคุมการจ่ายไนโตรเจนเหลว: วาล์วควบคุมอัตราการไหลพร้อมตัวกระจายไนโตรเจนเหลวแบบรูพรุน ไนโตรเจนเหลวหลังถูกแบ่งและฉีดพ่นจะถูกพัดลมกระจายและกลายเป็นไอ กระแทกผิววัตถุโดยตรง ระบบควบคุมสามารถจ่ายไนโตรเจนเหลวเป็นช่วง ทำงานเป็นขั้นตอนตามการลดอุณหภูมิและการคงอุณหภูมิ
- สนามลม: มอเตอร์เพลายาวทนอุณหภูมิต่ำแบบติดตั้งภายนอกพร้อมพัดลมตามแนวแกนใบหลายใบ ความเร็วลมสูงถึง 10 เมตร/วินาที แผ่นนำลมดันลมเย็นเข้าช่องระหว่างถาด ทำให้ภายในโหลดมีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนความร้อนด้วย โครงสร้างประเภทนี้ดูได้ในซีรีส์ตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว
- ฉนวนและการซีล: ชั้นฉนวนโฟมอุณหภูมิต่ำ 150 mm ซีลอุณหภูมิต่ำพิเศษคงความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ ลดความร้อนรั่วที่จุดเชื่อมต่อตัวตู้
- ลมระบาย: ปริมาณลมระบายไม่ใช่ยิ่งมากยิ่งดี ตั้งปริมาณลมของพัดลมและจำนวนครั้งการเปลี่ยนอากาศตามปริมาณก๊าซไนโตรเจนที่เกิดขึ้นต่อรอบ วิธีปฏิบัติดูได้ในการระบายอากาศและตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจนของตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว
- โครงสร้างการโหลด: ระยะความสูงชั้นของชั้นวางค่าเริ่มต้น 75 mm ปรับตามผลิตภัณฑ์ได้ (DKN-LFC-300 ใส่ได้ 40 ถาดต่อครั้ง) ระยะยิ่งน้อยใส่ได้มากกว่า แต่ช่องลมก็ยิ่งแคบ ต้องชั่งน้ำหนักตามความหนาผลิตภัณฑ์
- การโหลดแบบแบ่งโซน: DKN-LFC-1200 เป็นโครงสร้างสี่โซน โซนละ 0～1200 kg การผลิตล็อตเล็กสามารถเปิดเฉพาะโซนที่เกี่ยวข้อง ไม่จำเป็นต้องลดอุณหภูมิทั้งเครื่อง
สายการผลิตแบบต่อเนื่องมีจุดเน้นต่างออกไปเล็กน้อย: สายพานตาข่ายฉีดพ่นสองทิศทางบน-ล่าง ปริมาณลมสูงถึง 6000 m³/h แรงดันลม 65 Pa ปลายทางเข้า-ออกสินค้ามีช่องดูดก๊าซท้าย ลดการล้นของความเย็นจากสองปลาย รูปแบบเครื่องดูได้ในอุโมงค์แช่แข็งไนโตรเจนเหลว
สร้างเส้นฐานการใช้ต่อหน่วยของโรงงาน: บันทึกสี่ตัวเลขต่อรอบ
การที่อัตราการใช้ต่อหน่วยจะใช้เปรียบเทียบได้ ต้องมีเกณฑ์การบันทึกที่สอดคล้องกัน แนะนำให้บันทึกสี่รายการคงที่ต่อรอบ: น้ำหนักสุทธิของวัตถุ อุณหภูมิป้อนเข้า อุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย ค่ามิเตอร์ไนโตรเจนเหลว ส่วนวิธีโหลดให้เขียนจำนวนชั้นของชั้นวางและปริมาณต่อถาดให้ชัด ใช้อ่านค่าไนโตรเจนเหลวหารด้วยน้ำหนักสุทธิ จะได้เส้นฐาน kg ไนโตรเจนเหลว/kg ผลิตภัณฑ์ของโรงงาน
เส้นฐานมีไว้เปรียบเทียบแนวนอน: หลังเปลี่ยนวิธีโหลดผลิตภัณฑ์เดียวกัน อัตราการใช้ต่อหน่วยลดลงหรือไม่ หลังเปลี่ยนประเภทสินค้า ต้องสอบเทียบใหม่มากน้อยแค่ไหน หลังเปลี่ยนประเภทสินค้า เปลี่ยนบรรจุภัณฑ์ เปลี่ยนน้ำหนักต่อรอบ ต้องทำเส้นฐานใหม่ทุกครั้ง
การบันทึกจะตรวจสอบย้อนกลับได้หรือไม่ ขึ้นอยู่กับการวัดอุณหภูมิและโปรแกรม ยกตัวอย่างตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลว: การวัดอุณหภูมิด้วยตัวต้านทานแพลทินัมช่วง 200℃～-200℃ ตัวควบคุมหนึ่งตัวและตัวเฝ้าติดตามหนึ่งตัว โปรแกรมสามารถทำงานเป็นขั้นตอนทั้งการลดอุณหภูมิและการคงอุณหภูมิ เมื่อเสร็จจะแจ้งเตือนและตัดไฟอัตโนมัติ เมื่อเปลี่ยนประเภทสินค้าสามารถดึงพารามิเตอร์ของรอบก่อนมาทบทวนได้
คำถามที่พบบ่อย
ปริมาณการใช้ไนโตรเจนเหลวคำนวณล่วงหน้าได้แม่นยำหรือไม่?
ขีดจำกัดล่างทางทฤษฎีคำนวณได้: นำความร้อนสามช่วงของวัตถุมารวมกัน หารด้วยความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของไนโตรเจนเหลวบวกความร้อนสัมผัสของก๊าซไนโตรเจน จะได้ปริมาณไนโตรเจนเหลวขั้นต่ำที่สินค้าชุดนี้ต้องใช้ ปริมาณจริงต้องคูณด้วยสัมประสิทธิ์ความสูญเสียความเย็นหน้างาน เงื่อนไขโรงงานแต่ละแห่งต่างกัน สัมประสิทธิ์ได้จากการสอบเทียบด้วยการทดลองเดินเครื่องเท่านั้น ดังนั้นในขั้นเสนอ方案 เราให้คำแนะนำการตั้งค่าตามวัตถุและขนาดล็อต ไม่รายงานอัตราการใช้ต่อหน่วยคงที่
ตู้เครื่องเดียวกัน ทำไมสองรอบใช้ปริมาณต่างกันมาก?
เรียงตามระดับอิทธิพล มักเป็นหนึ่งในสี่รายการนี้ที่เปลี่ยนไป: อุณหภูมิป้อนเข้า ปริมาณโหลดต่อรอบ จำนวนครั้งที่เปิดประตู อุณหภูมิแกนกลางเป้าหมาย หากต้องการเปรียบเทียบเครื่องหรือกระบวนการ ต้องตรึงสี่รายการนี้ก่อน มิฉะนั้นค่าที่อ่านได้จะเทียบกันไม่ได้
โหลดยิ่งเต็มยิ่งประหยัดไนโตรเจนเหลวหรือไม่?
โหลดเต็มไม่เท่ากับประหยัด เมื่อปริมาณโหลดอยู่ในช่วงที่เครื่องรองรับ การโหลดเต็มจะเฉลี่ยส่วนที่ใช้คงที่จากการเปิดประตูและความร้อนรั่วให้บางลง แต่ถ้าซ้อนกันแน่นเกินไป ลมเย็นเข้าไม่ถึงช่องระหว่างถาด เวลาถึงจุดที่แกนกลางยืดออก เวลาจ่ายไนโตรเจนเหลวจึงยาวขึ้น ปริมาณการใช้รวมกลับสูงขึ้น
ตั้งอุณหภูมิต่ำลง จะลดเวลาและใช้ไนโตรเจนเหลวน้อยลงได้หรือไม่?
สำหรับผลิตภัณฑ์บางจะแช่แข็งเกินไป ปริมาณการใช้เพิ่มขึ้น สำหรับผลิตภัณฑ์หนา เวลาที่แกนกลางผ่านช่วงผลึกน้ำแข็งถูกจำกัดด้วยความหนา อุณหภูมิในตู้ต่ำลงอีกก็เร็วขึ้นไม่มากนัก สิ่งที่ต้องควบคุมในกระบวนการคือเวลาที่ผ่านช่วงสร้างผลึกน้ำแข็งสูงสุดที่ -1℃ ถึง -5℃ ไม่ใช่อุณหภูมิปลายทางของเครื่อง
ตู้กับอุโมงค์ แบบไหนอัตราการใช้ต่อหน่วยต่ำกว่า?
ไม่มีคำตอบเดียว ประเภทเดียว ล็อตใหญ่ ผลิตต่อเนื่อง อุโมงค์โหลดบางและสม่ำเสมอ เปิดประตูน้อยครั้ง เฉลี่ยได้สมเหตุสมผลกว่า หลายประเภท ล็อตเล็ก เปลี่ยนการผลิตบ่อย ตู้ยืดหยุ่นกว่า การเลือกแบบดูจำนวนประเภทและขนาดล็อตก่อน แล้วจึงพูดถึงอัตราการใช้ต่อหน่วย
หากต้องการดูการจับคู่ระหว่างปริมาณการใช้ไนโตรเจนเหลวกับเครื่องตามวัตถุและขนาดล็อต สามารถส่งชื่อผลิตภัณฑ์ น้ำหนักต่อรอบ อุณหภูมิป้อนเข้า และอุณหภูมิแกนกลางเป้าหมายมาได้ เราจะให้คำแนะนำการตั้งค่าตามเงื่อนไขจริง: ติดต่อ Kunning Cryo
ความร้อนแฝงการแข็งตัวของน้ำและความร้อนแฝงการกลายเป็นไอของไนโตรเจนเหลวในบทความเป็นข้อมูลสมบัติทางกายภาพทั่วไป พารามิเตอร์และโครงสร้างเครื่องอ้างอิงจากเอกสารทางเทคนิคของตู้แช่แข็งไนโตรเจนเหลวและอุโมงค์แช่แข็งไนโตรเจนเหลว Kunning Cryo ข้อมูลการโหลดของแต่ละรุ่นยึดตามพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง