Phân tích cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của tủ lạnh siêu lạnh
Tủ lạnh nhiệt độ siêu thấp còn được gọi là hộp bảo quản nhiệt độ cực thấp, tủ đông nhiệt độ cực thấp, hộp bảo quản nhiệt độ cực thấp. Tủ lạnh nhiệt độ thấp -60 độ phổ biến hơn có thể được sử dụng để bảo quản cá ngừ, kiểm tra nhiệt độ thấp của các thiết bị điện tử, vật liệu đặc biệt và bảo quản huyết tương, vật liệu sinh học, vắc xin, thuốc thử, v.v. Ngoài ra còn rất tủ lạnh ngăn đá -40 độ, -60 độ, -86 độ, -120 độ, -136 độ và -160 độ và -192 độ.
Tủ lạnh siêu thấp thường có tủ ngang và tủ đứng. Hộp bên trong thường được chia thành nhiều lớp chịu lực, và mỗi lớp được thiết kế với một cửa bên trong có thể đóng mở độc lập. Hộp bên ngoài thường được hình thành bằng cách ghép trực tiếp năm tấm thép cán nguội. Có vật liệu xốp polyurethane 60mm và 80mm bên trong và bên ngoài hộp. Bộ điều nhiệt là một cảm biến điện trở bằng bạch kim để kiểm soát nhiệt độ chính xác. Môi chất lạnh nói chung sử dụng môi chất lạnh thân thiện với môi trường để đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường.
Hệ thống làm lạnh của tủ lạnh nhiệt độ cực thấp về cơ bản áp dụng nguyên lý hoạt động của làm lạnh tầng, và hai máy nén hoàn toàn khép kín được sử dụng như máy nén nhiệt độ cao và thấp. Ống đồng của dàn bay hơi nhiệt độ thấp được gắn trực tiếp vào bên ngoài của hộp bên trong dưới dạng cuộn dây, khe hở giữa cuộn dây và thành hộp được đổ keo dẫn nhiệt để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt. . Thiết bị bay hơi ngưng tụ là một cấu trúc dạng vỏ và ống với bốn ống đồng ren bên trong và áp dụng phương pháp trao đổi nhiệt ngược dòng.
Hệ thống nhiệt độ thấp còn được trang bị bộ trao đổi nhiệt khí, cho phép khí áp suất thấp từ thiết bị bay hơi trao đổi nhiệt với khí cao áp trước khi đi vào thiết bị bay hơi ngưng tụ, điều này không chỉ làm giảm tải nhiệt của thiết bị bay hơi ngưng tụ. , mà còn tận dụng tối đa sức nóng. Bộ lọc chủ yếu sử dụng bộ lọc loại bỏ sáp, mục đích là loại bỏ hiệu quả parafin trong dầu được làm lạnh để giảm khả năng" tắc nghẽn dầu" trong hệ thống.
Ngoài ra, tủ lạnh siêu tốc còn có thể được trang bị thêm một số phụ kiện tùy theo mục đích sử dụng khác nhau như bộ ghi nhiệt độ, tiện lợi cho việc ghi lại vĩnh viễn các thông số hoạt động; một hệ thống dự phòng carbon dioxide, được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt để đảm bảo rằng khí trong môi trường lưu trữ vẫn ở trạng thái bình thường; , Điều này có thể đảm bảo rằng máy nén hoạt động bình thường dưới áp suất thấp.
Khi bật nguồn, khi bảng hiển thị nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cài đặt tức là máy nén cấp một khởi động trước, hệ thống lạnh cấp một bắt đầu hoạt động làm cho nhiệt độ bình ngưng của lạnh cấp hai. hệ thống giảm, tức là hệ thống lạnh cấp hai Nhiệt độ của môi chất lạnh giảm xuống. Sau một vài phút chậm trễ, hệ thống lạnh cấp 2 cũng bắt đầu hoạt động. Dàn bay hơi của nó nằm trên thành trong của tủ lạnh, điều này có thể làm cho nhiệt độ bên trong tủ lạnh giảm xuống rất nhiều. Dàn bay hơi của hệ thống lạnh cấp một hấp thụ, và nhiệt thoát ra từ dàn ngưng cấp một được tản vào không khí.
Khi nhiệt độ bên trong tủ lạnh đạt đến nhiệt độ cài đặt, điện trở của đầu dò cảm biến nhiệt độ sẽ truyền thông tin, rơ le điều khiển được ngắt và ngắt điện, và hệ thống lạnh hai cấp ngừng hoạt động. Khi nhiệt độ trong tủ lạnh tăng trở lại và vượt quá nhiệt độ cài đặt, tủ lạnh sẽ lặp lại quy trình hoạt động trên một lần nữa, để nhiệt độ trong tủ lạnh luôn được duy trì ở nhiệt độ đã cài đặt.
Trong phòng thí nghiệm sinh hóa và sinh học phân tử, có thể mua các tủ lạnh được kiểm soát nhiệt độ khác nhau tùy theo điều kiện cấp đông, chẳng hạn như -20 ° C, -40 ° C, -70 ° C, -85 ° C, -152 ° C, v.v. Trong số đó, hai loại sau là tủ đông nhiệt độ cực thấp, được phát triển vào cuối thế kỷ 20 để bảo quản lạnh và lưu trữ các mẫu sinh học hoặc thuốc. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh học, lâm sàng, y học và các lĩnh vực công nghiệp.
Tủ lạnh nhiệt độ cực thấp có thể được sử dụng để lưu trữ thuốc, vắc xin, enzym, hormone, tế bào gốc, tiểu cầu, tinh dịch, da cấy ghép và các mẫu vật lấy từ cơ thể người, ngân hàng mầm hạt thực vật, ngân hàng nhân bản gen và một số sinh học và hóa học quan trọng. thuốc thử.
Trong các thí nghiệm nhân bản phân tử, tủ lạnh nhiệt độ cực thấp -70 ℃ được sử dụng rộng rãi để bảo quản vi khuẩn E. coli có thẩm quyền, các tế bào có thẩm quyền và dự trữ vi khuẩn.
Tủ lạnh nhiệt độ cực thấp nói chung có chức năng đảm bảo hoạt động của thiết bị tương đối hoàn chỉnh. Ví dụ, chức năng cảnh báo nhiệt độ cao, mất điện, chức năng phát hiện tắc nghẽn bộ lọc, chức năng hỗ trợ đầu vào tự động, hệ thống cảnh báo an toàn mẫu, hệ thống điều khiển tương tự và vi xử lý, hệ thống sao lưu carbon dioxide và hệ thống ghi, v.v.
Nói chung, khi kiểm tra hoạt động của tủ lạnh nhiệt độ cực thấp, nhiệt độ làm lạnh tối thiểu, kích thước, đặc điểm hình dạng (ngang hoặc dọc), tiếng ồn của máy nén, biên độ rung, sự đồng đều nhiệt độ trong tủ, tỷ lệ hỏng hóc (đặc biệt là máy nén) và các loại các phụ kiện tùy chọn được xem xét đầy đủ kết hợp với yêu cầu sử dụng riêng và bố trí không gian của phòng thí nghiệm.
Trong tương lai, mối quan tâm chính là độ tin cậy của tủ lạnh nhiệt độ cực thấp và các điều kiện bảo quản có thể đáp ứng các mẫu khác nhau, bao gồm nhiệt độ và thành phần khí. Ngoài ra, để đáp ứng yêu cầu cao hơn của vật liệu sinh học về độ đồng đều nhiệt độ, một số công ty sử dụng vòng kim loại để làm mát trong các kệ tủ lạnh, hoặc thiết kế các kệ dưới dạng lỗ để giải quyết vấn đề tản nhiệt, tăng tốc độ cấp đông và tăng nhiệt độ. . tình dục.
Trong tương lai, việc thiết kế tủ lạnh nhiệt độ cực thấp còn phải xem xét các yêu cầu về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, đồng thời phải trang bị hệ thống phát hiện môi trường. Đồng thời, vật liệu nano cũng sẽ trở thành vật liệu đầy hứa hẹn trong việc chế tạo tủ lạnh nhiệt độ cực thấp trong tương lai.
Mục đích chính của tủ lạnh nhiệt độ thấp: để nghiên cứu khoa học, bảo quản vật tư y tế (huyết tương), sản phẩm sinh học (cơ quan lưu trữ, vắc xin, mẫu đất), sản phẩm đại dương, linh kiện điện tử, vật liệu hóa học và các vật liệu đặc biệt khác cho nhiệt độ thấp thí nghiệm và lưu trữ, vv Nó được sử dụng nhiều hơn trong các bệnh viện, trường đại học, các đơn vị nghiên cứu và lưu trữ công nghiệp.
