Bồn tắm phản ứng nhiệt độ thấp(còn được gọi là bồn tắm nhiệt độ thấp, bồn tắm nhiệt độ thấp) là thiết bị cốt lõi được sử dụng để cung cấp môi trường nhiệt độ thấp không đổi trong phòng thí nghiệm và sản xuất công nghiệp. Nó được sử dụng rộng rãi trong phản ứng hóa học, lưu trữ mẫu, kiểm tra vật liệu và các kịch bản khác. Nguyên tắc làm việc của nó xoay quanh ba liên kết cốt lõi của "điện lạnh kiểm soát nhiệt độ tuần hoàn", thông qua sự hợp tác của nhiều hệ thống để đạt được hiệu ứng nhiệt độ không đổi chính xác và ổn định, cụ thể như sau:

I. Hệ thống thành phần cốt lõi

Để hiểu nguyên tắc làm việc, trước tiên làm rõ các thành phần chính của thiết bị, các hệ thống phân công lao động và hợp tác để hoàn thành chức năng nhiệt độ không đổi nhiệt độ thấp:

Hệ thống làm lạnh: lõi là mạch làm lạnh nén (tương tự như nguyên tắc làm lạnh tủ lạnh), chứa máy nén, bình ngưng, phần tử tiết lưu (mao mạch/van mở rộng), bốn thành phần cốt lõi của thiết bị bay hơi, một số thiết bị sẽ được kết hợp với cấu trúc làm lạnh phụ trợ (như thiết bị tản nhiệt làm mát bằng không khí/nước);

Hệ thống sưởi ấm: thường là ống sưởi điện (hoặc tấm sưởi ấm), được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ, bù cho độ lệch nhiệt độ do làm lạnh quá mức, đảm bảo độ chính xác nhiệt độ không đổi;

Hệ thống điều khiển nhiệt độ: bao gồm cảm biến nhiệt độ (chẳng hạn như điện trở bạch kim PT100, cặp nhiệt điện), dụng cụ điều khiển nhiệt độ (PLC hoặc bộ điều khiển nhiệt độ đặc biệt), là "bộ não" của thiết bị, chịu trách nhiệm phát hiện và hướng dẫn nhiệt độ;

Hệ thống tuần hoàn: chứa bơm tuần hoàn, đường tuần hoàn, mật bên trong bồn tắm, được sử dụng để làm cho môi trường dẫn nhiệt trong bồn tắm (như ethanol, dung dịch nước glycol, dầu silicone, v.v.) chảy đều, đảm bảo nhiệt độ phù hợp cho tất cả các khu vực trong bồn tắm;

Hệ thống cách nhiệt: lớp vỏ bọc bên trong và bên ngoài bọc vật liệu cách nhiệt (như bọt polyurethane, len đá), giảm nhiệt độ thấp trong máng trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài, giảm tiêu thụ năng lượng và nâng cao sự ổn định nhiệt độ không đổi.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

1. Quá trình làm lạnh (liên kết làm mát lõi)

Hệ thống làm lạnh là chìa khóa để đạt được "nhiệt độ thấp" và dựa trên nguyên tắc "chu trình làm lạnh nén hơi", làm mát bằng cách thay đổi pha hấp thụ nhiệt của chất làm lạnh:

Bước 1: Máy nén khí nén khí lạnh ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp (chất làm lạnh thông thường như R404A, R134a) thành khí ở nhiệt độ cao và áp suất cao, nâng cao mức năng lượng của chất làm lạnh;

Bước thứ hai: khí lạnh ở nhiệt độ cao và áp suất cao đi vào bình ngưng (tản nhiệt bằng cách làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng nước), ngưng tụ thành chất làm lạnh lỏng áp suất cao sau khi giải phóng nhiệt;

Bước 3: Sau khi chất làm lạnh lỏng áp suất cao đi qua phần tử tiết lưu (mao mạch/van mở rộng), áp suất giảm mạnh và trở thành chất làm lạnh sương mù với nhiệt độ thấp và áp suất thấp (quá trình thay đổi pha);

Bước thứ tư: chất làm lạnh sương mù nhiệt độ thấp đi vào thiết bị bay hơi (thiết bị bay hơi tiếp xúc với mật bên trong bồn tắm hoặc nhúng vào lớp xen mật bên trong), hấp thụ nhiệt của môi trường dẫn nhiệt trong bồn tắm, tự bốc hơi thành khí, trong khi nhiệt độ của môi trường dẫn nhiệt tiếp tục giảm;

Bước 5: Khí làm lạnh sau khi bay hơi trở lại máy nén, hoàn thành chu trình, do đó lặp đi lặp lại để đạt được sự hạ nhiệt liên tục.

2. Quá trình kiểm soát nhiệt độ (lõi ổn định nhiệt độ chính xác)

Hệ thống điều khiển nhiệt độ đảm bảo nhiệt độ ổn định ở giá trị cài đặt bằng cách kiểm soát vòng kín "Phát hiện - Tương phản - Điều chỉnh":

Phát hiện nhiệt độ: cảm biến nhiệt độ (chẳng hạn như PT100) thu thập nhiệt độ thực tế của môi trường dẫn nhiệt trong bồn tắm trong thời gian thực và chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu điện sang dụng cụ điều khiển nhiệt độ;

Tương phản tín hiệu: Dụng cụ điều khiển nhiệt độ sẽ so sánh nhiệt độ thực tế với nhiệt độ mục tiêu do người dùng đặt, xác định xem cần làm lạnh hoặc sưởi ấm;

Khi nhiệt độ thực tế>thiết lập nhiệt độ: hướng dẫn được đưa ra bởi dụng cụ điều khiển nhiệt độ, khởi động hệ thống làm lạnh, giảm nhiệt độ môi trường;

Khi nhiệt độ thực tế<nhiệt độ thiết lập: hướng dẫn được đưa ra bởi dụng cụ điều khiển nhiệt độ, bắt đầu hệ thống sưởi ấm (ống sưởi điện), nâng nhiệt độ môi trường với số lượng nhỏ (bù cho sự thay đổi nhiệt độ do làm lạnh quá mức hoặc tản nhiệt môi trường);

Khi nhiệt độ thực=nhiệt độ đặt: dụng cụ điều khiển nhiệt độ tắt hệ thống làm lạnh và sưởi ấm, hoặc duy trì hoạt động công suất thấp, giữ nhiệt độ ổn định.

Kiểm soát độ chính xác: Dụng cụ điều khiển nhiệt độ của thiết bị chất lượng cao sử dụng thuật toán điều chỉnh PID (tỷ lệ - tích phân - vi phân). Nó có thể tự động điều chỉnh công suất làm lạnh/sưởi ấm theo kích thước và tốc độ thay đổi của độ lệch nhiệt độ, tránh nhiệt độ "vượt quá" (vượt quá giá trị đặt) hoặc "dưới tác động", đạt được nhiệt độ ổn định chính xác cao ± 0,1 ° C thậm chí ± 0,01 ° C.

3. Quy trình tuần hoàn (đảm bảo tính đồng nhất)

Vai trò của hệ thống tuần hoàn là để cho môi trường dẫn nhiệt trong bồn tắm chảy đều, tránh sự khác biệt về nhiệt độ cục bộ:

Sau khi khởi động bơm tuần hoàn, đẩy môi trường dẫn nhiệt trong mật bên trong bồn tắm để tạo thành một chu kỳ cưỡng bức (một số thiết bị hỗ trợ chu kỳ bên trong, chu kỳ bên ngoài hoặc chuyển đổi chu kỳ bên trong và bên ngoài);

Lưu thông bên trong: phương tiện truyền thông chảy bên trong bồn tắm, làm cho nhiệt độ của tất cả các khu vực trong khe (ví dụ: dưới cùng, giữa, gần tường khe) phù hợp, đảm bảo bình phản ứng, mẫu, v.v. được đặt trong khe đều được làm nóng/làm mát;

Lưu thông bên ngoài: Một số thiết bị có thể truyền môi trường nhiệt độ thấp đến các thiết bị bên ngoài (chẳng hạn như nồi phản ứng, bể mẫu) bằng đường ống, cung cấp môi trường nhiệt độ không đổi nhiệt độ thấp cho các thiết bị bên ngoài, sau đó phương tiện truyền thông trở lại bồn tắm, để đạt được làm mát liên kết đa thiết bị.

III. Nguyên tắc phụ trợ chính

Vai trò của môi trường dẫn nhiệt: không thể thêm nước trực tiếp trong bồn tắm (sẽ đóng băng ở nhiệt độ thấp), cần sử dụng môi trường dẫn nhiệt cụ thể (chẳng hạn như ethanol thường được sử dụng dưới -50 ℃ hoặc ethanol-nước hỗn hợp, -100 ℃ thường được sử dụng ethylene glycol-ethanol hỗn hợp hoặc dầu silicone nhiệt độ thấp đặc biệt), vai trò của nó là truyền tải lượng nhiệt, và có điểm đóng băng thấp, hiệu quả dẫn nhiệt cao, tính ổn định hóa học tốt, để đảm bảo nhiệt độ thấp không đóng băng, không bay hơi, ổn định truyền khối lượng làm lạnh;

Nguyên tắc cách nhiệt: vật liệu cách nhiệt của lớp mật bên ngoài có thể làm giảm sự dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt, làm giảm sự trao đổi nhiệt của môi trường nhiệt độ thấp bên trong máng với môi trường bên ngoài (tránh nhiệt bên ngoài xâm nhập vào máng dẫn đến tăng nhiệt độ), vừa nâng cao sự ổn định nhiệt độ không đổi, vừa giảm tải trọng làm việc của hệ thống làm lạnh, tiết kiệm tiêu thụ năng lượng;

Nguyên tắc bảo vệ an toàn: Thiết bị thường được trang bị nhiều chức năng bảo vệ an toàn, chẳng hạn như bảo vệ quá tải (máy nén, tự động tắt nguồn khi ống sưởi quá tải), bảo vệ mức chất lỏng thấp (dừng làm lạnh/sưởi ấm khi môi trường không đủ, ngăn ngừa cháy khô hoặc hư hỏng thiết bị), bảo vệ quá nhiệt (báo động và tắt máy khi nhiệt độ vượt quá phạm vi an toàn), đảm bảo an toàn hoạt động của thiết bị.

Tóm tắt

　　Bồn tắm phản ứng nhiệt độ thấpLogic làm việc cốt lõi là: thông qua hệ thống làm lạnh nén để đạt được phương tiện truyền nhiệt làm mát, thông qua hệ thống điều khiển nhiệt độ PID để điều chỉnh chính xác công suất làm lạnh/sưởi ấm, thông qua hệ thống tuần hoàn để đảm bảo nhiệt độ trung bình đồng đều, sau đó phối hợp với hệ thống cách nhiệt để giảm tổn thất nhiệt, cuối cùng cung cấp môi trường nhiệt độ ổn định, đồng đều và chính xác cao cho thí nghiệm hoặc sản xuất. Bản chất của nó là sự phối hợp của "làm lạnh pha+điều khiển nhiệt độ vòng kín+chu kỳ cưỡng bức", giải quyết vấn đề kiểm soát chính xác nhiệt độ trong môi trường nhiệt độ thấp.