Reaktionsbad mit niedriger Temperatur(auch bekannt als Tieftemperaturbecken, Tieftemperaturbad) ist die Kernausrüstung in der Labor- und Industrieproduktion zur Bereitstellung einer konstanten Tieftemperaturumgebung, die weit verbreitet in chemischen Reaktionen, Probenkühlung, Materialprüfung und anderen Szenarien verwendet wird. Sein Arbeitsprinzip dreht sich um die drei Kernlinken "Kühlung - Temperaturkontrolle - Zyklus", um eine präzise und stabile Tieftemperaturwirkung durch Multisystem-Synergie zu erreichen, wie folgt:

1. Kernbestandssystem

Um das Arbeitsprinzip zu verstehen, klären Sie zuerst die Schlüsselkomponenten der Ausrüstung, die Arbeitsteilung aller Systeme, um die Funktion des Tieftermostats zu vervollständigen:

Kältesystem: der Kern ist ein Druckkühlkreislauf (ähnlich dem Kälteprinzip des Kühlschranks), der Kompressor, Kondensator, Abflusselemente (Kapillaren / Ausdehnungsventile), vier Kernteile des Verdampfers enthält, einige Geräte werden mit Hilfskühlstrukturen ausgestattet (z. B. Luftkühlung / Wasserkühlung);

Heizsystem: in der Regel ein elektrisches Heizungsrohr (oder Heizplatte), das zur Feinstellung der Temperatur verwendet wird, um die Temperaturabweichung durch Überkühlung zu kompensieren und die thermostatische Genauigkeit zu gewährleisten;

Temperaturkontrollsystem: bestehend aus Temperatursensoren (wie Platin-Widerstand PT100, Thermoelektronen), Temperaturmessgeräten (SPS oder spezielle Thermostore), ist das "Gehirn" des Geräts, das für die Temperaturprüfung und -ausgabe verantwortlich ist;

Zirkulationssystem: mit Zirkulationspumpe, Zirkulationsleitung, Kühlbecken-Galle, die verwendet wird, um das Wärmeleitmedium in der Kühlbecken (wie Ethanol, Ethanolwasserlösung, Siliziumöl usw.) gleichmäßig zu fließen, um eine gleichmäßige Temperatur in allen Bereichen der Kühlbecken zu gewährleisten;

Isolationssystem: Innere und äußere Schicht mit Isolationsmaterial (wie Polyurethanschaum, Steinbaumwolle) reduziert den Wärmeaustausch zwischen der Tieftemperatur im Tank und der äußeren Umgebung, reduziert den Energieverbrauch und verbessert die thermostatische Stabilität.

2. Kernarbeitsfluss (Kühlung + Temperaturregelung + Kreislaufsynergie)

1. Kälteprozess (Kernkühlglied)

Das Kühlsystem ist der Schlüssel zur Erreichung der "Tieftemperatur", basierend auf dem Prinzip des "Dampfkompressionskältezyklus", der durch die Phasenwechslung der Wärmeabsorption des Kühlmittels gekühlt wird:

Erster Schritt: Der Kompressor verdichtet das niedrige Temperatur und niedrigen Druck des Kühlmittelgases (häufig verwendete Kühlmittel wie R404A, R134a) in ein hohes Temperatur-Hochdruckgas, um den Energiegrad des Kühlmittels zu erhöhen;

Zweiter Schritt: Hochdruck-Kühlmittelgas in den Kondensator (durch Luft- oder Wasserkühlung abkühlt) und nach der Freisetzung der Wärme als flüssiges Hochdruckkühlmittel kondensiert;

Schritt 3: Nachdem das flüssige Hochdruckkühlmittel durch die Absperrelemente (Kapillaren / Ausdehnungsventile) passiert hat, fällt der Druck ab und verwandelt sich in ein nebelhaftes Kühlmittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck (Phasenwechselprozess);

Schritt 4: Das niedrige Nebelkühlmittel gelangt in den Verdampfer (der Verdampfer kommt in Kontakt mit der inneren Galle im Bad oder integriert sich in die innere Gallenmischschicht), absorbiert die Wärme des wärmeleitenden Mediums im Bad, verdampft sich selbst als Gas, während die Temperatur des wärmeleitenden Mediums kontinuierlich sinkt;

Schritt 5: Das verdampfte Kühlmittelgas kehrt wieder in den Kompressor zurück und beendet den Zyklus, um wiederholt eine kontinuierliche Kühlung zu erreichen.

2. Temperaturkontrollprozess (Präzisionsthermostatischer Kern)

Die Temperaturregelung wird durch den geschlossenen Kreislauf „Erkennung - Kontrast - Regulierung“ gesteuert und gewährleistet eine Temperaturstabilität bei den eingestellten Werten:

Temperaturerkennung: Ein Temperatursensor (z. B. PT100) erfasst in Echtzeit die tatsächliche Temperatur des wärmeleitenden Mediums in der Badewanne und wandelt das Temperatursignal in ein elektrisches Signal um, um es an ein Temperaturmessgerät zu übertragen;

Signalkontrast: Das Temperaturmessgerät vergleicht die tatsächliche Temperatur mit der vom Benutzer festgelegten Zieltemperatur und bestimmt, ob Kühlung oder Erwärmung erforderlich ist.

Wenn die tatsächliche Temperatur> Temperatur einstellen: Temperaturmessgerät gibt Anweisungen aus, startet das Kühlsystem und senkt die Medientemperatur;

Wenn die tatsächliche Temperatur < die eingestellte Temperatur ist: das Temperaturmessgerät gibt Anweisungen aus, um das Heizsystem (elektrisches Heizungsrohr) zu starten, um die Medientemperatur zu erhöhen (die Temperaturschwankungen durch Überkühlung oder Umweltabkühlung zu kompensieren);

Wenn die tatsächliche Temperatur = die eingestellte Temperatur ist: Das Temperaturmessgerät schaltet das Kälte- und Heizsystem aus oder hält den Betrieb mit niedriger Leistung und hält die Temperatur stabil.

Präzisionssteuerung: Die Temperaturmessgeräte für hochwertige Geräte verwenden einen PID-Regulierungsalgorithmus (Verhältnis - Integral - Differenz), der die Kälte- / Heizleistung automatisch an die Größe der Temperaturabweichung und die Geschwindigkeit der Veränderung anpasst, um Temperatur zu vermeiden, die "Überdruck" (über den Einstellwert hinausgeht) oder "Unterdruck", um eine hohe Präzisionsthermostat von ± 0,1 ° C oder sogar ± 0,01 ° C zu erreichen.

Kreislaufprozess (Garantie der Gleichmäßigkeit)

Die Rolle des Zirkulationssystems besteht darin, das Wärmeleitmedium in der Badewanne gleichmäßig zu fließen und lokale Temperaturunterschiede zu vermeiden:

Nach der Inbetriebnahme der Zirkulationspumpe wird das Wärmeleitmedium in der Galle im Badebecken zur Bildung eines Zwangskreislaufs gedrückt (einige Geräte unterstützen den inneren Kreislauf, den äußeren Kreislauf oder den inneren und äußeren Kreislaufwechsel);

Innerer Kreislauf: Das Medium fließt im Inneren des Beckens, so dass die Temperatur in allen Bereichen des Beckens (z. B. im Boden, in der Mitte, in der Nähe der Beckenwand) gleichmäßig ist, um sicherzustellen, dass die Reaktionsbehälter, Proben usw. in dem Becken gleichmäßig erwärmt / gekühlt werden;

Externer Zyklus: Einige Geräte können durch Rohrleitungen das niedrige Medium an externe Geräte (wie Reaktor, Probenpool) transportieren, um eine niedrige thermostatische Umgebung für externe Geräte bereitzustellen, bevor das Medium in den Badebecken zurückfließt, um eine Kühlung mit mehreren Geräten zu erreichen.

Wichtige Hilfsprinzipien

Die Rolle des Wärmeleitmediums: Wasser kann nicht direkt in der Badewanne hinzugefügt werden (bei niedrigen Temperaturen wird gefriert), spezifische Wärmeleitmedien müssen verwendet werden (z. B. unter -50 ° C häufig verwendetes Ethanol oder Ethanol-Wasser-Mischung, -100 ° C unter häufig verwendetes Ethanol-Ethanol-Mischung oder spezielles Siliziumöl bei niedrigen Temperaturen), dessen Rolle ist die Wärmeübertragung und hat niedrigen Gefrierpunkt, hohe Wärmeleitfähigkeit, gute chemische Stabilität, um sicherzustellen, dass es nicht gefriert wird, nicht flüchtig ist, stabile Übertragung der Kühlmenge bei niedrigen Temperaturen;

Isolationsprinzip: Das Isolationsmaterial der inneren und äußeren Gallenschicht kann die Wärmeleitung und den Wärmekonvergenz reduzieren, den Wärmeaustausch zwischen den niedrigen Temperaturmedien und der äußeren Umgebung im Tank reduzieren (um zu vermeiden, dass äußere Wärme in den Tank eintritt, was zu einer Temperaturerhöhung führt), um sowohl die thermostatische Stabilität zu verbessern als auch die Arbeitslast des Kühlsystems zu reduzieren und den Energieverbrauch zu sparen;

Sicherheitsschutzprinzip: Das Gerät ist in der Regel mit mehreren Sicherheitsfunktionen ausgestattet, wie Überlastschutz (Kompressor, automatischer Stromausfall bei Überlastung des Heizungsrohres), niedriger Flüssigkeitsschutz (Kühlung / Erwärmung stoppen, wenn das Medium nicht ausreichend ist, um Trockenbrennung oder Geräteschädigung zu verhindern), Übertemperaturschutz (Alarm und Ausfallzeiten, wenn die Temperatur den Sicherheitsbereich überschreitet), um den Betrieb der Geräte sicherzustellen.

Zusammenfassung

　　Reaktionsbad mit niedriger TemperaturDie Kernarbeitslogik ist: Wärmeleitende Medienkühlung durch ein Druckkühlsystem, präzise Einstellung der Kühlungs- / Heizleistung durch ein PID-Temperaturregelsystem, gleichmäßige Medientemperatur durch ein Zirkulationssystem, die Verringerung des Wärmeverlusts durch die Zusammenarbeit mit dem Isolationssystem und schließlich die Bereitstellung einer stabilen, gleichmäßigen und hochpräzisen niedertemperaturatischen Umgebung für Experimente oder Produktion. Sein Wesen ist die Synergie von "Phasenwechselkühlung + geschlossene Temperatur + Zwangszyklus", die das Problem der präzisen Temperaturregelung in niedrigen Temperaturen löst.