低温液体冷却循环器技术研发

   低温液体冷却循环器技术研发，郑州长城科工贸有限公司研发工程师与某轻工业学院教授根据低温生物、生化实验研究和产品小试时应用低温条件的特点，提出机械制冷的冷却循环器，讨论了工作原理和制冷量计算，以下对其制冷系统和温度控制进行介绍。

   在生物制药厂的研究开发部门、医院的生理或病理检验室、细菌和病毒标本室以及大专院校、科研院所的生物、生化、生物制药实验室中，为进行低温生物、生化实验研究或产品小试，经常需要将物品置于低温下进行操作。低温生物实验的样本大多为生命体，对温度非常敏感。当从低温箱等低温贮藏环境中取出后，温度过高或温度波动过大均会造成不可逆损害。进行生物制药实验或产品小试时，如温度较高，则一方面提取率较低，另一方面提取物品质较差。这类用途的共同特点是所需制冷量较小，通常为200W以下。

   目前国内进行-60℃～-80℃低温实验时大多是以丙酮为冷媒，在其中加入干冰来制冷降温，在实验中随着干冰的升华需不断添加。采用这种常规方法，一方面在实验中干冰消耗量大、且温度不易保证；另一方面在运输和贮存中干冰也在不断消耗；制干冰需消耗大量能源，在实验中每输出180W制冷量，所消耗的干冰量相当于耗电3.5kW。由于在干冰获得、运输和贮存过程中存在的种种不便，获取低温的相对困难成了制约低温实验和小试的一个重要因素。低消耗、连续的获得干冰温度，成为国内高科技研究、开发单位的迫切需求。

   随着我国教育、科研、医疗和制药事业的不断发展，这种需求也不断增加。 用机械制冷的方法实现实验所需的干冰温度，配以循环系统，可以使得上述低温操作低成本、连续的进行。 国外的相近低温实验设备有低温冷却器和循环器两种，其功能均较单一，低温冷却器可以将冷媒的温度降低，但不能用磁力搅拌器进行边冷却边搅拌，也不能进行外循环；循环器可进行外循环，但无冷却功能。

   由于大多数情况下低温冷却器与低温循环器需要同时使用，采用两件单独的设备很不方便，且由于两件设备的连接管道，增加了冷损失。

低温液体冷却循环器的功能

1）将载冷剂冷却到所需低温；

2）对外输出载冷剂并进行循环，以冷却低温水浴等外部设备；

3）直接冷却烧瓶、试管，此时可以对瓶内的被冷却液体进行搅拌。

   根据所需功能，低温冷却循环器由制冷系统、载冷剂循环系统、搅拌装置及电气控制系统等四个主要部分组成。载冷剂循环系统包括低温用载冷剂泵、载冷剂容器和管路附件，搅拌装置为磁力搅拌器。

   低温液体冷却循环器的基本工作原理是利用制冷系统将冷媒冷却，再用冷媒去冷却被冷却物品，以满足被冷却物品的低温要求。被冷却物品可以用磁力搅拌器进行搅拌，冷媒可以用泵在容器内部进行内循环，也可以向外输出冷却低温恒温水浴，即进行外循环。冷媒温度用数字式温度控制系统进行控制，实现连续可调。

   低温液体冷却循环器为可移动式整体结构，载冷剂容器、低温用载冷剂泵以及电控系统位于上部，制冷系统位于下部。载冷剂容器外加由聚苯乙烯塑料外壳和隔热层组成的隔热结构，材料为硬质聚氨脂泡沫塑料。将制冷系统中的冷凝蒸发器、回热器绕成环形布置在隔热层中，各换热器不单独占用空间，且无需单独进行隔热，有效地减小了体积。