Vloeibare stikstof: gewicht en dichtheid

It’s all about Cryogenius.

Nitrogen tanks

Vloeibare stikstof: gewicht en dichtheid

Vloeibare stikstof speelt een onmisbare rol in verschillende industrieën. De stof wordt gebruikt voor het invriezen van voedsel, het bewaren van biologische monsters, het uitvoeren van wetenschappelijk onderzoek en nog veel meer.

Maar wat maakt deze cryogene vloeistof nu zo interessant? Wat betekent de dichtheid en het gewicht van vloeibare stikstof voor de toepassing hiervan? In deze blog kijken we naar de eigenschappen van vloeibare stikstof.

Wat is vloeibare stikstof?

Vloeibare stikstof is een kleurloos, reukloos, niet-toxisch vloeibaar gas dat wordt geproduceerd door gasvormige stikstof uit de lucht te koelen tot een temperatuur tot -196°C. Bij deze extreem lage temperatuur wordt de stikstof in de lucht vloeibaar en is deze uitermate geschikt voor het snel afkoelen van verschillende materialen.

Bovendien is de stof inert en reageert daarom niet met de meeste andere materialen of producten. Dit is een waardevolle eigenschap voor processen waarbij chemische reacties niet gewenst zijn, zoals het bewaren en behandelen van biologische monsters in de medische– of farmaceutische industrie of het afkoelen van een product in de voedselindustrie. Ook wordt de stof regelmatig gebruikt voor het creëren van een inerte atmosfeer voor het verpakken van voedingsmiddelen.

De eigenschappen van vloeibare stikstof: dichtheid en gewicht

Iedere cryogene vloeistof is anders. Wat maakt vloeibare stikstof uniek? Dit zijn enkele interessante eigenschappen van deze cryogene vloeistof:

De dichtheid en het gewicht van vloeibare stikstof

 
Vloeibare stikstof heeft op het kookpunt van -196°C en bij een atmosferische druk een dichtheid van ongeveer 807 kg/m³. Vergeleken met water is deze dichtheid 20% lager. Dit betekent dat vloeibare stikstof een groter volume inneemt, en daar moet rekening mee worden gehouden bij het transport, de opslag en de toepassing van de stof.
 
 
Verdampt vloeibare stikstof door warmteverliezen naar koud stikstofgas? Dan heeft dit een dichtheid van 4,56 kg/m³. Dit maakt dat het koude gas zwaarder is dan de omringende lucht wanneer dit naar buiten stroomt, waardoor het naar beneden zakt. Ook zijn vaak witte wolken te zien door condensatie van de aanwezige waterdamp in de lucht op dit koude gas.
 
 
Gasvorming stikstof bij kamertemperatuur heeft daarentegen juist een lagere dichtheid (1,250 kg/m³) dan lucht (1,293 kg/m³), waardoor het stijgt. Het is daarom belangrijk om altijd op twee hoogtes te controleren op het aanwezige zuurstofpercentage, namelijk 30 cm en 150-165 cm boven de grond. Deze controle is vooral in kleinere en minder goed geïsoleerde ruimtes essentieel. Blijkt namelijk dat er in een ruimte onvoldoende zuurstof gemeten kan worden, dan kan dit wijzen op een lek in de stikstof-infrastructuur.
 
 
Daarnaast kan gasvorming ook problemen veroorzaken in een toepassing, vat of leiding. Neemt het volume namelijk toe, dan ontstaat er een verhoogd risico op ongewenste drukopbouw met kans op explosiegevaar.
Nitrogen image

Overige interessante eigenschappen

  • De expansieverhouding van vloeibare stikstof naar koud stikstofgas: 1: 177.
  • De expansieverhouding van vloeibare stikstof naar stikstofgas bij omgevingstemperatuur 1: 680.

De voordelen van vloeibare stikstof

De belangrijkste voordelen van vloeibare stikstof op een rij:

  • Gemakkelijk transport wanneer vloeibaar: : Het verkleind volume van vloeibare stikstof maakt het vervoer over lange afstanden makkelijker en veiliger.
  • Brede toepasbaarheid: Vloeibare stikstof is niet alleen koud, maar ook inert. Dit maakt de stof zeer breed toepasbaar in een lange lijst aan industrieën.
  • Niet-toxisch en geurloos: De niet-toxische en geurloze eigenschappen maken vloeibare stikstof ideaal voor gebruik in bijvoorbeeld de voedingsmiddelen- en geneesmiddelenproductie. Wel heeft het gebrek aan geur ook een nadeel: een lekkage is lastig op te merken. Veiligheidsprotocollen en detectiemateriaal zijn daarom essentieel bij het gebruik van deze stof.
  • Lagere productiekosten: De productie van vloeibare stikstof is relatief goedkoop doordat het vaak een bijproduct is bij de vervloeiing van zuurstof. Hierdoor is de stof betaalbaar en makkelijk verkrijgbaar.
Nitrogen tanks

Cryogene infrastructuren voor vloeibare stikstof

Net als voor andere cryogene vloeistoffen, zijn ook voor vloeibare stikstof de juiste infrastructuren nodig om de benodigde lage temperaturen te behouden. Warmt de stof immers op, dan ontstaat er stikstofgas. Dit brengt nadelen met zich mee en kan verhoogde veiligheidsrisico’s geven. Het grootste probleem is echter dat de installaties hierdoor een onvoldoende kwaliteit stikstof ontvangen, waardoor de juiste of nauwkeurige werking beïnvloed wordt.

Demaco is specialist in het ontwikkelen van de beste infrastructuren voor vloeibare stikstof. De meeste onderdelen en infrastructuren zijn voorzien van vacuüm isolatie. Deze isolatietechniek maakt gebruik van een dubbel concentrische buisconstructie met daartussen een vacuüm waarmee bijna alle warmteverliezen buiten een systeem kunnen worden gehouden.

Heb je vragen over ons werk? Neem gerust contact met ons op of neem een kijkje tussen onze producten en projecten voor meer informatie.

Verwante berichten

Neem contact met ons op voor meer informatie

Ontvang het laatste nieuws over Demaco Cryogenics direct in uw inbox.

Newsletter Subscribe

Subscribe to Demaco