Analisi della struttura, principio e applicazione del frigorifero a bassissima temperatura
I frigoriferi a temperatura ultrabassa sono anche chiamati scatole di conservazione a temperatura ultrabassa, congelatori a temperatura ultrabassa e scatole di conservazione a temperatura ultrabassa. Il più comune frigorifero a bassa temperatura di -60 gradi può essere utilizzato per la conservazione del tonno, il test a bassa temperatura di dispositivi elettronici, materiali speciali e la conservazione di plasma, materiali biologici, vaccini, reagenti, ecc. Ci sono anche estremi frigoriferi congelatori di -40 gradi, -60 gradi, -86 gradi, -120 gradi, -136 gradi e -160 gradi e -192 gradi.
I frigoriferi a bassissima temperatura hanno generalmente armadi orizzontali e verticali. La scatola interna è generalmente suddivisa in più strati portanti e ogni strato è progettato con una porta interna che può essere aperta e chiusa indipendentemente. La scatola esterna è generalmente formata dalla giunzione diretta di cinque lamiere d'acciaio laminate a freddo. All'interno e all'esterno della scatola sono presenti materiali in schiuma di poliuretano da 60 mm e 80 mm. Il termostato è un sensore di resistenza al platino per un controllo preciso della temperatura. I refrigeranti generalmente utilizzano refrigeranti rispettosi dell'ambiente per soddisfare i requisiti di protezione ambientale.
Il sistema di refrigerazione del frigorifero a bassissima temperatura adotta fondamentalmente il principio di funzionamento della refrigerazione in cascata e due compressori completamente chiusi vengono utilizzati come compressori ad alta e bassa temperatura. Il tubo di rame dell'evaporatore a bassa temperatura è fissato direttamente all'esterno della scatola interna sotto forma di una bobina e lo spazio tra la bobina e la parete della scatola è riempito con colla termoconduttiva per aumentare l'effetto di scambio termico . L'evaporatore a condensazione è una struttura a fascio tubiero con all'interno quattro tubi di rame filettati e adotta un metodo di scambio termico in controcorrente.
Il sistema a bassa temperatura è inoltre dotato di uno scambiatore di calore a gas, che consente al gas a bassa pressione dell'evaporatore di scambiare calore con il gas ad alta pressione prima di entrare nell'evaporatore a condensazione, il che non solo riduce il carico termico dell'evaporatore a condensazione , ma sfrutta appieno anche il calore . Il filtro utilizza principalmente un filtro decerante, il cui scopo è rimuovere efficacemente la paraffina nell'olio refrigerato per ridurre la possibilità di"intasamento dell'olio" nel sistema.
Inoltre il frigorifero a bassissima temperatura può essere dotato anche di alcuni accessori in base ai diversi utilizzi, come ad esempio un registratore di temperatura, comodo per la registrazione permanente dei parametri di funzionamento; un sistema di backup dell'anidride carbonica, utilizzato in circostanze speciali per garantire che il gas nell'ambiente di stoccaggio rimanga in condizioni normali; , Che può garantire che il compressore funzioni normalmente a bassa pressione.
All'accensione, quando il pannello mostra che la temperatura è superiore alla temperatura impostata, il compressore di primo stadio si avvia per primo e il sistema di refrigerazione di primo stadio inizia a funzionare, provocando la temperatura del condensatore del secondo stadio di refrigerazione sistema a scendere, cioè il sistema di refrigerazione di secondo stadio La temperatura del refrigerante scende. Dopo alcuni minuti di ritardo, entra in funzione anche il sistema di refrigerazione del secondo stadio. Il suo evaporatore si trova sulla parete interna del frigorifero, il che può far scendere molto la temperatura interna del frigorifero. L'evaporatore del sistema di refrigerazione di primo stadio assorbe e il calore rilasciato dal condensatore di primo stadio viene dissipato nell'aria.
Quando la temperatura interna del frigorifero raggiunge la temperatura impostata, la resistenza della sonda di rilevamento della temperatura trasmette l'informazione, il relè di controllo viene diseccitato e scollegato e il sistema di refrigerazione a due stadi smette di funzionare. Quando la temperatura nel frigorifero sale di nuovo e supera la temperatura impostata, il frigorifero ripete nuovamente il processo di operazione sopra, in modo che la temperatura nel frigorifero sia sempre mantenuta alla temperatura impostata.
Nel laboratorio di biochimica e biologia molecolare si possono acquistare diversi frigoriferi a temperatura controllata a seconda delle condizioni di congelamento, come -20°C, -40°C, -70°C, -85°C, -152°C, ecc. Tra questi, gli ultimi due sono i congelatori a temperatura ultrabassa, sviluppati alla fine del XX secolo per la crioconservazione e la conservazione di campioni biologici o medicinali. Sono ampiamente utilizzati nella ricerca biologica, clinica, medica e industriale.
I frigoriferi a temperatura ultrabassa possono essere utilizzati per conservare medicinali, vaccini, enzimi, ormoni, cellule staminali, piastrine, sperma, pelle trapiantata e campioni prelevati dal corpo umano, banche di germoplasma di semi di piante, banche di clonazione genica e alcuni importanti fattori biologici e chimici reagenti.
Negli esperimenti di clonazione molecolare, i frigoriferi a temperatura ultrabassa -70 sono ampiamente utilizzati per conservare E. coli competenti, cellule competenti e scorte di batteriofagi.
I frigoriferi a temperatura ultrabassa hanno generalmente una funzione di garanzia del funzionamento dell'apparecchiatura relativamente completa. Ad esempio, funzione di allarme per alta temperatura, interruzione di corrente, funzione di rilevamento dell'intasamento del filtro, funzione di assistenza automatica all'ingresso, sistema di allarme di sicurezza del campione, micro-elaborazione e sistema di controllo analogico, sistema di backup dell'anidride carbonica e sistema di registrazione, ecc.
In generale, durante l'ispezione delle prestazioni dei frigoriferi a bassissima temperatura, la temperatura minima di raffreddamento, le dimensioni, le caratteristiche di forma (orizzontale o verticale), il rumore del compressore, l'ampiezza delle vibrazioni, l'uniformità della temperatura nell'armadio, il tasso di guasto (in particolare il compressore) e i tipi di gli accessori opzionali sono pienamente considerati in combinazione con le proprie esigenze di utilizzo e la disposizione degli spazi del laboratorio.
In futuro, la preoccupazione principale è l'affidabilità dei frigoriferi a temperatura ultrabassa e le condizioni di conservazione che possono soddisfare diversi campioni, inclusa la temperatura e la composizione del gas. Inoltre, per soddisfare i più elevati requisiti dei materiali biologici per l'uniformità della temperatura, alcune aziende utilizzano anelli metallici per il raffreddamento nei ripiani dei frigoriferi o progettano i ripiani come fori per risolvere il problema della dissipazione del calore, aumentare la velocità di congelamento e aumentare la temperatura . sesso.
In futuro, la progettazione dei frigoriferi a bassissima temperatura dovrà tenere conto anche dei requisiti di risparmio energetico e tutela ambientale, e dovrà essere dotata di un sistema di rilevamento ambientale. Allo stesso tempo, i nanomateriali diventeranno anche materiali promettenti nella preparazione di frigoriferi a bassissima temperatura in futuro.
Lo scopo principale del frigorifero a bassa temperatura: per la ricerca scientifica, la conservazione di forniture mediche (plasma), prodotti biologici (organi di conservazione, vaccini, campioni di suolo), prodotti oceanici, componenti elettronici, materiali chimici e altri materiali speciali per basse temperature esperimenti e stoccaggio, ecc. Viene utilizzato maggiormente in ospedali, università, unità di ricerca e stoccaggio industriale.
