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岩征仪器超低温反应装置工作原理

更新时间:2025-06-06      浏览次数:184

工作原理与核心组件

1. 制冷原理

  • 相变制冷:利用液氮(沸点 - 196℃)、液氩(-186℃)等低温液体的汽化吸热实现降温,需配合保温系统减少热量传递。

  • 机械制冷:通过压缩机驱动制冷剂(如氟利昂、氦气)进行循环,结合多级冷凝(如复叠式制冷)达到超低温,典型温度范围 - 40℃至 - 120℃。

  • 半导体制冷:基于帕尔贴效应(Peltier effect),通过直流电驱动半导体元件产生温差,适用于小型低温模块(-50℃以上),制冷量较小。

2. 关键组件

  • 反应釜 / 杜瓦瓶

    • 材质:不锈钢(316L)或耐低温玻璃(如高硼硅玻璃),内衬聚四氟乙烯(PTFE)防腐蚀。

    • 结构:双层真空绝热设计(类似保温瓶),夹层填充绝热材料(如珍珠岩、气凝胶),降低热传导。

    • 容积:实验室级 0.5-5L,工业级 10-1000L。

  • 制冷系统

    • 复叠式压缩机:高温级(R22)+ 低温级(R23),温度 - 86℃。

    • 螺杆式压缩机(工业级):制冷量可达 100kW 以上,适用于大规模低温反应。

    • 储罐:常压杜瓦罐(容积 50-500L),带液位计和压力调节阀。

    • 输送方式:虹吸式(靠液位差自流)或加压式(通过氮气加压输送),配备不锈钢波纹管防止低温脆断。

    • 液氮供应系统

    • 机械制冷机组

  • 控温系统

    • 温度传感器:PT100 铂电阻(精度 ±0.5℃)或热电偶(如 T 型,适用于 - 200℃)。

    • 控制器:PID 智能温控仪,支持程序降温(如从室温降至 - 150℃,斜率可设为 5℃/min),带 RS485 接口连接上位机。

  • 搅拌与密封系统

    • 搅拌器:不锈钢锚式或桨式搅拌,转速 0-500rpm,通过磁力耦合器驱动(避免轴封泄漏)。

    • 密封:低温 O 型圈(材质为氟橡胶或金属波纹管),耐受 - 200℃低温。


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