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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：82

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，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，工業級 10-1000L。

  • 制冷系統：

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

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

    • 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：

    • 機械制冷機組：

  • 控溫系統：

    • 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：

    • 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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