Analiza struktury, zasady i zastosowania lodówki ultraniskotemperaturowej
Lodówki o bardzo niskiej temperaturze są również nazywane pudełkami do przechowywania o bardzo niskiej temperaturze, zamrażarkami o bardzo niskiej temperaturze i pudełkami do przechowywania o bardzo niskiej temperaturze. Bardziej powszechna lodówka niskotemperaturowa -60 stopni może być używana do konserwacji tuńczyka, testu niskotemperaturowego urządzeń elektronicznych, materiałów specjalnych oraz konserwacji plazmy, materiałów biologicznych, szczepionek, odczynników itp. Są też ekstremalne zamrażarki o temperaturze -40 stopni, -60 stopni, -86 stopni, -120 stopni, -136 stopni oraz -160 stopni i -192 stopni.
Lodówki o bardzo niskiej temperaturze mają zazwyczaj szafki poziome i pionowe. Skrzynka wewnętrzna jest zazwyczaj podzielona na wiele warstw nośnych, a każda warstwa jest zaprojektowana z wewnętrznymi drzwiami, które można otwierać i zamykać niezależnie. Skrzynka zewnętrzna jest zwykle formowana przez bezpośrednie połączenie pięciu blach stalowych walcowanych na zimno. Wewnątrz i na zewnątrz pudełka znajdują się pianki poliuretanowe o grubości 60 mm i 80 mm. Termostat to platynowy czujnik rezystancyjny do precyzyjnej kontroli temperatury. Czynniki chłodnicze zazwyczaj wykorzystują czynniki chłodnicze przyjazne dla środowiska, aby spełnić wymagania ochrony środowiska.
System chłodzenia lodówki o ultraniskiej temperaturze zasadniczo przyjmuje zasadę działania chłodzenia kaskadowego, a dwie całkowicie zamknięte sprężarki są używane jako sprężarki wysoko i niskotemperaturowe. Miedziana rurka parownika niskotemperaturowego jest bezpośrednio przymocowana w formie cewki na zewnątrz skrzynki wewnętrznej, a szczelinę między cewką a ścianą skrzynki wypełniono klejem termoprzewodzącym w celu zwiększenia efektu wymiany ciepła . Parownik kondensacyjny ma konstrukcję płaszczowo-rurową z czterema gwintowanymi rurkami miedzianymi wewnątrz i przyjmuje przeciwprądową metodę wymiany ciepła.
System niskotemperaturowy jest również wyposażony w gazowy wymiennik ciepła, który umożliwia wymianę ciepła gazu niskociśnieniowego z parownika z gazem wysokociśnieniowym przed wejściem do parownika kondensacyjnego, co nie tylko zmniejsza obciążenie cieplne parownika kondensacyjnego , ale także w pełni wykorzystuje ciepło . Filtr najczęściej wykorzystuje filtr usuwający wosk, którego celem jest skuteczne usunięcie parafiny w chłodzonym oleju w celu zmniejszenia możliwości"zablokowania oleju" w systemie.
Ponadto lodówka ultraniskotemperaturowa może być również wyposażona w niektóre akcesoria zgodnie z różnymi zastosowaniami, takie jak rejestrator temperatury, który jest wygodny do stałego rejestrowania parametrów pracy; system zapasu dwutlenku węgla, używany w szczególnych okolicznościach, aby zapewnić, że gaz w środowisku przechowywania pozostanie w normalnym stanie; , co może zapewnić normalną pracę sprężarki pod niskim ciśnieniem.
Po włączeniu zasilania, gdy panel pokazuje, że temperatura jest wyższa od ustawionej, najpierw uruchamia się sprężarka I stopnia, a układ chłodniczy I stopnia zaczyna pracować, powodując temperaturę skraplacza II stopnia układ do spadku, czyli układ chłodzenia drugiego stopnia Temperatura czynnika chłodniczego spada. Po kilku minutach opóźnienia zaczyna działać również system chłodzenia drugiego stopnia. Jego parownik znajduje się na wewnętrznej ścianie lodówki, co może spowodować, że temperatura wewnątrz lodówki znacznie spadnie. Parownik pierwszego stopnia pochłania ciepło, a ciepło uwalniane przez skraplacz pierwszego stopnia jest odprowadzane do powietrza.
Gdy temperatura wewnętrzna lodówki osiągnie ustawioną temperaturę, rezystancja sondy pomiarowej temperatury przekazuje informację, przekaźnik sterujący zostaje wyłączony i odłączony, a dwustopniowy układ chłodniczy przestaje działać. Gdy temperatura w lodówce ponownie wzrośnie i przekroczy ustawioną temperaturę, lodówka powtórzy powyższy proces pracy, dzięki czemu temperatura w lodówce będzie zawsze utrzymywana na ustawionej temperaturze.
W laboratorium biochemii i biologii molekularnej można kupić różne lodówki z kontrolowaną temperaturą w zależności od warunków zamrażania, takich jak -20°C, -40°C, -70°C, -85°C, -152°C itp. Wśród nich dwie ostatnie to zamrażarki ultraniskotemperaturowe, które zostały opracowane pod koniec XX wieku do kriokonserwacji i przechowywania próbek biologicznych lub leków. Są szeroko stosowane w badaniach biologicznych, klinicznych, medycznych i przemysłowych.
Lodówki o ultraniskiej temperaturze mogą być używane do przechowywania leków, szczepionek, enzymów, hormonów, komórek macierzystych, płytek krwi, nasienia, przeszczepionej skóry i próbek pobranych z ludzkiego ciała, banków plazmy zarodkowej nasion roślin, banków klonowania genów oraz niektórych ważnych biologicznych i chemicznych odczynniki.
W eksperymentach z klonowaniem molekularnym lodówki o ultraniskiej temperaturze -70 ℃ są szeroko stosowane do przechowywania kompetentnych bakterii E. coli, kompetentnych komórek i zapasów bakteriofagów.
Lodówki ultraniskotemperaturowe mają na ogół stosunkowo kompletną funkcję gwarancji działania sprzętu. Na przykład funkcja alarmu wysokiej temperatury, awaria zasilania, funkcja wykrywania zatkania filtra, funkcja automatycznego wspomagania wprowadzania danych, system alarmowy bezpieczeństwa próbki, mikroprzetwarzanie i analogowy system sterowania, system tworzenia kopii zapasowych dwutlenku węgla i system rejestratora itp.
Ogólnie rzecz biorąc, podczas sprawdzania wydajności lodówek ultraniskotemperaturowych, minimalnej temperatury chłodzenia, rozmiaru, charakterystyki kształtu (poziomej lub pionowej), hałasu sprężarki, amplitudy drgań, równomierności temperatury w szafie, wskaźnika awaryjności (zwłaszcza sprężarki) oraz rodzajów opcjonalne akcesoria są w pełni brane pod uwagę w połączeniu z ich własnymi wymaganiami użytkowymi i aranżacją przestrzeni laboratorium.
W przyszłości głównym problemem będzie niezawodność chłodziarek ultraniskotemperaturowych i warunki przechowywania, które mogą spełniać różne próbki, w tym temperatura i skład gazu. Ponadto, aby sprostać wyższym wymaganiom materiałów biologicznych dotyczących równomierności temperatury, niektóre firmy stosują metalowe pierścienie do chłodzenia w półkach lodówek lub projektują półki jako otwory, aby rozwiązać problem rozpraszania ciepła, zwiększyć prędkość zamrażania i podnieść temperaturę . seks.
W przyszłości projekt lodówek ultraniskotemperaturowych musi również uwzględniać wymagania dotyczące oszczędzania energii i ochrony środowiska oraz musi być wyposażony w system wykrywania środowiska. Jednocześnie nanomateriały staną się również obiecującymi materiałami do przygotowania lodówek ultraniskotemperaturowych w przyszłości.
Główny cel lodówki niskotemperaturowej: do badań naukowych, konserwacja materiałów medycznych (osocza), produktów biologicznych (organy do przechowywania, szczepionki, próbki gleby), produkty oceaniczne, elementy elektroniczne, materiały chemiczne i inne materiały specjalne do niskich temperatur eksperymenty i magazynowanie itp. Jest częściej stosowany w szpitalach, uniwersytetach, jednostkach badawczych i magazynach przemysłowych.