低溫液體冷卻循環(huán)器技術(shù)研發(fā)，鄭州長城科工貿(mào)有限公司研發(fā)工程師與某輕工業(yè)學(xué)院教授根據(jù)低溫生物、生化實(shí)驗(yàn)研究和產(chǎn)品小試時(shí)應(yīng)用低溫條件的特點(diǎn)，提出機(jī)械制冷的冷卻循環(huán)器，討論了工作原理和制冷量計(jì)算，以下對其制冷系統(tǒng)和溫度控制進(jìn)行介紹。

   在生物制藥廠的研究開發(fā)部門、醫(yī)院的生理或病理檢驗(yàn)室、細(xì)菌和病毒標(biāo)本室以及大專院校、科研院所的生物、生化、生物制藥實(shí)驗(yàn)室中，為進(jìn)行低溫生物、生化實(shí)驗(yàn)研究或產(chǎn)品小試，經(jīng)常需要將物品置于低溫下進(jìn)行操作。低溫生物實(shí)驗(yàn)的樣本大多為生命體，對溫度非常敏感。當(dāng)從低溫箱等低溫貯藏環(huán)境中取出后，溫度過高或溫度波動過大均會造成不可逆損害。進(jìn)行生物制藥實(shí)驗(yàn)或產(chǎn)品小試時(shí)，如溫度較高，則一方面提取率較低，另一方面提取物品質(zhì)較差。這類用途的共同特點(diǎn)是所需制冷量較小，通常為200W以下。

   目前國內(nèi)進(jìn)行-60℃～-80℃低溫實(shí)驗(yàn)時(shí)大多是以丙酮為冷媒，在其中加入干冰來制冷降溫，在實(shí)驗(yàn)中隨著干冰的升華需不斷添加。采用這種常規(guī)方法，一方面在實(shí)驗(yàn)中干冰消耗量大、且溫度不易保證；另一方面在運(yùn)輸和貯存中干冰也在不斷消耗；制干冰需消耗大量能源，在實(shí)驗(yàn)中每輸出180W制冷量，所消耗的干冰量相當(dāng)于耗電3.5kW。由于在干冰獲得、運(yùn)輸和貯存過程中存在的種種不便，獲取低溫的相對困難成了制約低溫實(shí)驗(yàn)和小試的一個(gè)重要因素。低消耗、連續(xù)的獲得干冰溫度，成為國內(nèi)高科技研究、開發(fā)單位的迫切需求。

   隨著我國教育、科研、醫(yī)療和制藥事業(yè)的不斷發(fā)展，這種需求也不斷增加。 用機(jī)械制冷的方法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所需的干冰溫度，配以循環(huán)系統(tǒng)，可以使得上述低溫操作低成本、連續(xù)的進(jìn)行。 國外的相近低溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備有低溫冷卻器和循環(huán)器兩種，其功能均較單一，低溫冷卻器可以將冷媒的溫度降低，但不能用磁力攪拌器進(jìn)行邊冷卻邊攪拌，也不能進(jìn)行外循環(huán)；循環(huán)器可進(jìn)行外循環(huán)，但無冷卻功能。

   由于大多數(shù)情況下低溫冷卻器與低溫循環(huán)器需要同時(shí)使用，采用兩件單獨(dú)的設(shè)備很不方便，且由于兩件設(shè)備的連接管道，增加了冷損失。

低溫液體冷卻循環(huán)器的功能

1）將載冷劑冷卻到所需低溫；

2）對外輸出載冷劑并進(jìn)行循環(huán)，以冷卻低溫水浴等外部設(shè)備；

3）直接冷卻燒瓶、試管，此時(shí)可以對瓶內(nèi)的被冷卻液體進(jìn)行攪拌。

   根據(jù)所需功能，低溫冷卻循環(huán)器由制冷系統(tǒng)、載冷劑循環(huán)系統(tǒng)、攪拌裝置及電氣控制系統(tǒng)等四個(gè)主要部分組成。載冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括低溫用載冷劑泵、載冷劑容器和管路附件，攪拌裝置為磁力攪拌器。

   低溫液體冷卻循環(huán)器的基本工作原理是利用制冷系統(tǒng)將冷媒冷卻，再用冷媒去冷卻被冷卻物品，以滿足被冷卻物品的低溫要求。被冷卻物品可以用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，冷媒可以用泵在容器內(nèi)部進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，也可以向外輸出冷卻低溫恒溫水浴，即進(jìn)行外循環(huán)。冷媒溫度用數(shù)字式溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。

   低溫液體冷卻循環(huán)器為可移動式整體結(jié)構(gòu)，載冷劑容器、低溫用載冷劑泵以及電控系統(tǒng)位于上部，制冷系統(tǒng)位于下部。載冷劑容器外加由聚苯乙烯塑料外殼和隔熱層組成的隔熱結(jié)構(gòu)，材料為硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料。將制冷系統(tǒng)中的冷凝蒸發(fā)器、回?zé)崞骼@成環(huán)形布置在隔熱層中，各換熱器不單獨(dú)占用空間，且無需單獨(dú)進(jìn)行隔熱，有效地減小了體積。