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巖征儀器超低溫反應裝置工作原理

更新時間:2025-06-06      瀏覽次數:81

工作原理與核心組件

1. 制冷原理

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

  • 機械制冷:通過壓縮機驅動制冷劑(如氟利昂、氦氣)進行循環(huán),結合多級冷凝(如復疊式制冷)達到超低溫,典型溫度范圍 - 40℃至 - 120℃。

  • 半導體制冷:基于帕爾貼效應(Peltier effect),通過直流電驅動半導體元件產生溫差,適用于小型低溫模塊(-50℃以上),制冷量較小。

2. 關鍵組件

  • 反應釜 / 杜瓦瓶

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

    • 結構:雙層真空絕熱設計(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。

    • 容積:實驗室級 0.5-5L,工業(yè)級 10-1000L。

  • 制冷系統(tǒng)

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

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

    • 儲罐:常壓杜瓦罐(容積 50-500L),帶液位計和壓力調節(jié)閥。

    • 輸送方式:虹吸式(靠液位差自流)或加壓式(通過氮氣加壓輸送),配備不銹鋼波紋管防止低溫脆斷。

    • 液氮供應系統(tǒng)

    • 機械制冷機組

  • 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℃,斜率可設為 5℃/min),帶 RS485 接口連接上位機。

  • 攪拌與密封系統(tǒng)

    • 攪拌器:不銹鋼錨式或槳式攪拌,轉速 0-500rpm,通過磁力耦合器驅動(避免軸封泄漏)。

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


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