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巖征儀器超低溫反應(yīng)裝置工作原理

更新時(shí)間:2025-06-06      瀏覽次數(shù):314

工作原理與核心組件

1. 制冷原理

  • 相變制冷:利用液氮(沸點(diǎn) - 196℃)、液氬(-186℃)等低溫液體的汽化吸熱實(shí)現(xiàn)降溫,需配合保溫系統(tǒng)減少熱量傳遞。

  • 機(jī)械制冷:通過(guò)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷劑(如氟利昂、氦氣)進(jìn)行循環(huán),結(jié)合多級(jí)冷凝(如復(fù)疊式制冷)達(dá)到超低溫,典型溫度范圍 - 40℃至 - 120℃。

  • 半導(dǎo)體制冷:基于帕爾貼效應(yīng)(Peltier effect),通過(guò)直流電驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體元件產(chǎn)生溫差,適用于小型低溫模塊(-50℃以上),制冷量較小。

2. 關(guān)鍵組件

  • 反應(yīng)釜 / 杜瓦瓶

    • 材質(zhì):不銹鋼(316L)或耐低溫玻璃(如高硼硅玻璃),內(nèi)襯聚四氟乙烯(PTFE)防腐蝕。

    • 結(jié)構(gòu):雙層真空絕熱設(shè)計(jì)(類似保溫瓶),夾層填充絕熱材料(如珍珠巖、氣凝膠),降低熱傳導(dǎo)。

    • 容積:實(shí)驗(yàn)室級(jí) 0.5-5L,工業(yè)級(jí) 10-1000L。

  • 制冷系統(tǒng)

    • 復(fù)疊式壓縮機(jī):高溫級(jí)(R22)+ 低溫級(jí)(R23),溫度 - 86℃。

    • 螺桿式壓縮機(jī)(工業(yè)級(jí)):制冷量可達(dá) 100kW 以上,適用于大規(guī)模低溫反應(yīng)。

    • 儲(chǔ)罐:常壓杜瓦罐(容積 50-500L),帶液位計(jì)和壓力調(diào)節(jié)閥。

    • 輸送方式:虹吸式(靠液位差自流)或加壓式(通過(guò)氮?dú)饧訅狠斔停鋫洳讳P鋼波紋管防止低溫脆斷。

    • 液氮供應(yīng)系統(tǒng)

    • 機(jī)械制冷機(jī)組

  • 控溫系統(tǒng)

    • 溫度傳感器:PT100 鉑電阻(精度 ±0.5℃)或熱電偶(如 T 型,適用于 - 200℃)。

    • 控制器:PID 智能溫控儀,支持程序降溫(如從室溫降至 - 150℃,斜率可設(shè)為 5℃/min),帶 RS485 接口連接上位機(jī)。

  • 攪拌與密封系統(tǒng)

    • 攪拌器:不銹鋼錨式或槳式攪拌,轉(zhuǎn)速 0-500rpm,通過(guò)磁力耦合器驅(qū)動(dòng)(避免軸封泄漏)。

    • 密封:低溫 O 型圈(材質(zhì)為氟橡膠或金屬波紋管),耐受 - 200℃低溫。


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