Bain réactionnel thermostatique à basse température(également connu sous le nom de bain cryostatique cryogénique, bain cryogénique) est l'équipement de base utilisé dans le laboratoire et la production industrielle pour fournir un environnement cryogénique constant, largement utilisé dans les réactions chimiques, la réfrigération des échantillons, les tests de matériaux et d'autres scénarios, son principe de fonctionnement tourne autour des trois principaux Liens "réfrigération - contrôle de la température - cycle", grâce à la synergie Multi - systèmes pour atteindre un effet cryostatique précis et stable, comme suit:

I. système de composition de base

Pour comprendre le principe de fonctionnement, tout d'abord, clarifier les composants clés de l'équipement, la Division du travail de chaque système pour compléter la fonction cryostatique en collaboration:

Système de réfrigération: le noyau est un circuit de réfrigération par compression (similaire au principe de réfrigération du réfrigérateur), contenant le compresseur, le condenseur, l'élément d'étranglement (capillaire / valve de détente), les quatre composants principaux de l'évaporateur, certains équipements seront associés à une structure de réfrigération auxiliaire (par exemple, refroidissement par air / refroidissement par eau);

Système de chauffage: généralement un tube chauffant électrique (ou une plaque chauffante) pour ajuster la température, compenser les écarts de température causés par un excès de réfrigération et assurer une précision constante de la température;

Système de contrôle de la température: composé d'un capteur de température (par exemple, résistance au platine pt100, thermocouple), d'un instrument de contrôle de la température (PLC ou régulateur de température spécial), c'est le "cerveau" de l'appareil, responsable de la détection de la température et de la génération d'instructions;

Système de circulation: contient une pompe de circulation, une ligne de circulation, une vésicule interne du bain pour permettre un écoulement uniforme du milieu conducteur de la chaleur (par exemple, éthanol, solution aqueuse d'éthylène glycol, huile de silicone, etc.) à l'intérieur du bain, garantissant une température uniforme dans chaque zone du bain;

Système d'isolation thermique: la couche externe endobiliaire enveloppe le matériau d'isolation thermique (par exemple, mousse de polyuréthane, laine de roche), réduit l'échange de chaleur entre les basses températures à l'intérieur du réservoir et l'environnement extérieur, réduit la consommation d'énergie et améliore la stabilité de la température constante.

II. Flux de travail de base (réfrigération + contrôle de la température + synergie cyclique)

1. Processus de réfrigération (noyau de refroidissement)

Le système de réfrigération est la clé pour atteindre la « basse température», basé sur le principe du « cycle de réfrigération par compression de vapeur», le refroidissement est obtenu par absorption de chaleur par changement de phase du réfrigérant:

Première étape: le compresseur compresse le gaz réfrigérant à basse température et basse pression (réfrigérant commun tel que r404a, R134a) en gaz à haute température et haute pression, améliorant la classe énergétique du réfrigérant;

Deuxième étape: le gaz réfrigérant à haute température et haute pression entre dans le condenseur (dissipation de chaleur par refroidissement à l'air ou à l'eau), après avoir libéré de la chaleur, il se condense en réfrigérant liquide haute pression;

Troisième étape: après le passage du réfrigérant liquide haute pression à travers l'élément d'étranglement (capillaire / valve de détente), la pression chute et devient un réfrigérant brumeux à basse température et basse pression (processus de changement de phase);

Quatrième étape: le fluide frigorigène sous forme de brouillard cryogénique entre dans l'évaporateur (l'évaporateur est en contact avec la vésicule interne du bain ou est noyé dans l'intercalaire endobiliaire), absorbe la chaleur du milieu thermiquement conducteur à l'intérieur du bain, s'évapore lui - même en gaz, tandis que la température du milieu thermiquement conducteur diminue constamment;

Étape 5: le gaz réfrigérant vaporisé est renvoyé au compresseur pour terminer le cycle, ce qui permet un refroidissement continu à plusieurs reprises.

2. Processus de contrôle de la température (noyau thermostatique précis)

Le système de contrôle de la température assure la stabilisation de la température à la valeur de consigne grâce au contrôle en boucle fermée « détection - contraste - régulation »:

Détection de température: un capteur de température tel que le pt100 capte en temps réel la température réelle du milieu thermiquement conducteur à l'intérieur du bain et convertit le signal de température en signal électrique pour le transmettre au thermomètre;

Comparaison du signal: le compteur de contrôle de la température compare la température réelle à la température cible définie par l'utilisateur pour déterminer si la réfrigération ou le chauffage sont nécessaires;

Lorsque la température réelle > réglage de la température: le compteur de contrôle de la température émet des instructions, démarre le système de réfrigération, réduit la température du milieu;

Lorsque la température réelle < température de consigne: le compteur de contrôle de la température émet des instructions, démarre le système de chauffage (tube de chauffage électrique), soulève la température du milieu à l'état de traces (compense les fluctuations de température causées par un excès de réfrigération ou la dissipation de chaleur ambiante);

Lorsque la température réelle = température de réglage: le compteur à température contrôlée éteint les systèmes de réfrigération et de chauffage ou maintient un fonctionnement à faible puissance pour maintenir la température stable.

Contrôle de précision: le compteur de contrôle de la température de l'équipement de haute qualité utilise l'algorithme de régulation PID (proportionnel - intégral - différentiel), qui peut ajuster automatiquement la puissance de refroidissement / chauffage en fonction de la taille et du taux de variation de l'écart de température, éviter le « dépassement» de la température (au - dessus de la valeur de consigne) ou le « sous - choc», atteindre une température constante de haute précision de ± 0,1 ℃ et même ± 0,01 ℃.

3. Processus cyclique (garantie d'uniformité)

Le rôle du système de circulation est de permettre un écoulement uniforme du milieu thermiquement conducteur à l'intérieur du bain, en évitant les différences locales de température:

Après le démarrage de la pompe de circulation, le milieu thermiquement conducteur dans la bile interne du bain est poussé pour former une circulation forcée (une partie de l'équipement prend en charge la circulation interne, la circulation externe ou la commutation de la circulation interne et externe);

Circulation interne: le milieu circule à l'intérieur du bain de manière à ce que la température dans les différentes zones du bain (par exemple le fond, le milieu, près de la paroi du bain) soit constante, assurant l'homogénéité de la chaleur / froid des récipients de réaction, des échantillons, etc., placés à l'intérieur du bain;

Circulation externe: une partie de l'équipement peut transporter le milieu cryogénique à l'équipement externe (par exemple, le réacteur, la cellule d'échantillon) par la ligne, fournissant l'environnement cryostatique pour l'équipement externe, après quoi le milieu est re - reflué au bain, réalisant le refroidissement de liaison Multi - équipement.

Iii. Principe d'assistance clé

Rôle du milieu conducteur de la chaleur: le bain ne peut pas ajouter directement de l'eau (à basse température, il gèlera), il est nécessaire d'utiliser un milieu conducteur de la chaleur spécifique (par exemple, l'éthanol habituel ou le mélange éthanol - eau à - 50 ℃, le mélange éthylène glycol - éthanol habituel à - 100 ℃, ou l'huile de silicone cryogénique spéciale), son rôle est de transférer la quantité de chaleur, et a un point de congélation bas, une efficacité de conduction thermique élevée, une bonne stabilité chimique, pour assurer à basse température ne gèlent pas, ne volatilisent pas, et

Principe d'isolation thermique: le matériau d'isolation de la couche externe de la bile interne peut réduire la conduction thermique et la convection thermique, réduire l'échange de chaleur du milieu cryogénique à l'intérieur de la cuve avec l'environnement extérieur (éviter l'entrée de chaleur extérieure dans la cuve pour provoquer une augmentation de la température), à la fois améliorer la stabilité de la température constante et réduire la charge de travail du système de réfrigération, économiser environ la consommation d'énergie;

Principe de protection de sécurité: l'équipement est généralement équipé de plusieurs fonctions de protection de sécurité, telles que la protection contre les surcharges (arrêt automatique de la mise hors tension du compresseur, du tube de chauffage en cas de surcharge), la protection contre les faibles niveaux de liquide (arrêt de la réfrigération / du chauffage lorsque Les médias sont insuffisants, protection contre la brûlure à sec ou les dommages à l'équipement), la protection contre les températures excessives (alarme et arrêt lorsque la température dépasse la plage de sécurité), garantissant la sécurité du fonctionnement de l'équipement.

résumé

　　Bain réactionnel thermostatique à basse températureLa logique de travail de base est la suivante: refroidissement du milieu conducteur de la chaleur par le système de réfrigération par compression, régulation précise de la puissance de refroidissement / chauffage par le système de contrôle de la température PID, garantie de l'uniformité de la température du milieu par le système de circulation, ajustement du système d'isolation thermique pour réduire les pertes de chaleur et finalement fournir un environnement stable, uniforme et de haute précision à basse température constante pour l'expérimentation ou la production. Son essence est la synergie de « réfrigération à changement de phase + contrôle de la température en boucle fermée + circulation forcée», qui résout le problème du contrôle de précision de la température dans un environnement à basse température.