液氮机是一种采用深冷混合工质节流制冷技术，实现氮气液化的设备。其原理与构造可以详细阐述如下：

　　一、液氮机的原理

　　液氮机主要基于变压吸附（PSA）原理工作，利用高品质的碳分子筛作为吸附剂，从空气中制取高纯度的氮气并液化。具体过程如下：

　　空气净化与压缩：首先，通过过滤器（如尘埃过滤器、油过滤器）和干燥器（如冷冻式干燥机）去除空气中的水分、油分、灰尘等杂质，确保进入系统的空气足够干净。然后，利用往复式或螺杆式压缩机将常温常压下的空气吸入并压缩，提高空气的压力，为后续的冷却液化过程提供必要的压力条件。

　　氮氧分离：经过净化干燥的压缩空气进入吸附器，在碳分子筛上进行加压吸附。由于动力学效应，氧在碳分子筛微孔中的扩散速率远大于氮，因此在吸附未达到平衡时，氮在气相中被富集起来，形成成品氮气。这一过程通常通过两个吸附塔交替进行，一塔吸附产氮，另一塔减压脱附再生，通过PLC程序自动控制，实现连续稳定的氮气产出。

　　氮气液化：得到的氮气再进入风冷无油循环压缩机进一步压缩和冷却，然后进入液化设备。液化设备利用循环的低温介质（如液氨、氟利昂或其他混合制冷剂）对压缩后的高温高压氮气进行冷却，使其温度降至接近液化点。随后，通过控制进入蒸发器的液态制冷剂量，迅速减压使制冷剂蒸发吸热，进一步降低气体温度，促进氮气的液化。氮气在极端低温下被冷凝成液体并收集起来。

　　二、液氮机的构造

　　液氮机通常由多个关键部件组成，包括但不限于：

　　压缩机：通常采用往复式或螺杆式压缩机，负责将常温常压下的空气吸入并压缩，提高空气的压力。

　　空气净化与干燥系统：包括过滤器（尘埃过滤器、油过滤器）和干燥器（冷冻式干燥机），用于去除空气中的杂质，确保进入冷却系统的空气足够干净。

　　吸附塔：装有高品质的碳分子筛，用于进行氮氧分离。吸附塔内通过加压吸附和减压脱附的循环过程，连续产出高纯度的氮气。

　　换热器：可以是板式换热器、管壳式换热器或更复杂的回热式换热器，用于冷却压缩后的高温高压气体，使其温度降至接近液化点。

　　液化设备：包括蒸发器和控制阀等部件，用于进一步降低气体温度，促进氮气的液化，并收集液态氮。

　　储液罐：用于存储液态氮，其结构通常包括内外两层，中间为真空夹层，内含绝热材料和吸附剂，以减少外界热量传导，保持低温，减少液氮蒸发损失。

　　控制系统：包括PLC（可编程逻辑控制器）、传感器、仪表和执行机构等，用于自动监测和控制整个系统的运行状态，包括温度、压力、液位等参数的调节，以及设备的启停和故障报警，确保系统有效安全运行。

　　综上所述，液氮机通过复杂的工艺流程和精密的构造设计，实现了从空气中有效制取并液化氮气的目标。其广泛应用于物理、化学实验、医疗、食品保存等多个领域，为各行各业提供了重要的技术支持。