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Technical articles低溫冷卻循環(huán)泵工作原理:一文看懂熱量如何“搬家"
低溫冷卻循環(huán)泵的工作系統(tǒng)主要由四大核心部分構(gòu)成,各組件協(xié)同配合完成熱量轉(zhuǎn)移:
1. 壓縮機(jī):作為動(dòng)力核心,負(fù)責(zé)對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮,使其狀態(tài)發(fā)生改變;
2. 冷凝器:承擔(dān)散熱任務(wù),讓高溫高壓的制冷劑釋放熱量;
3. 膨脹閥 / 毛細(xì)管:起到節(jié)流降壓作用,調(diào)節(jié)制冷劑的流量和狀態(tài);
4. 蒸發(fā)器:是制冷的關(guān)鍵環(huán)節(jié),制冷劑在此吸收熱量,實(shí)現(xiàn)降溫;
同時(shí),系統(tǒng)還包含循環(huán)泵、溫控傳感器、載冷劑儲(chǔ)液箱等輔助組件,共同保障冷卻過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行。
整個(gè)工作過(guò)程圍繞制冷劑的狀態(tài)變化展開,形成閉環(huán)循環(huán),具體可分為四個(gè)階段:
1. 壓縮階段:壓縮機(jī)啟動(dòng)后,將蒸發(fā)器中出來(lái)的低溫低壓氣態(tài)制冷劑吸入,通過(guò)機(jī)械壓縮作用,將其轉(zhuǎn)化為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑。這一步為后續(xù)熱量釋放提供條件,壓縮機(jī)的運(yùn)行功率會(huì)根據(jù)系統(tǒng)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整,確保壓力穩(wěn)定。
2. 冷凝階段:高溫高壓的氣態(tài)制冷劑被送入冷凝器,冷凝器通過(guò)風(fēng)冷或水冷的方式(不同型號(hào)設(shè)計(jì)不同),將制冷劑攜帶的熱量傳遞到外界環(huán)境中。在此過(guò)程中,制冷劑逐漸冷卻,從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹袦馗邏旱囊簯B(tài),完成熱量的初步 “排出"。
3. 節(jié)流階段:中溫高壓的液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥或毛細(xì)管時(shí),流通截面突然縮小,制冷劑壓力急劇下降,同時(shí)溫度也隨之降低,轉(zhuǎn)化為低溫低壓的氣液混合狀態(tài)。這一步是實(shí)現(xiàn)低溫的關(guān)鍵,通過(guò)節(jié)流降壓讓制冷劑具備吸收熱量的能力。
4. 蒸發(fā)階段:低溫低壓的氣液混合制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器,與蒸發(fā)器周圍的載冷劑(如乙醇、防凍液)進(jìn)行熱量交換。制冷劑吸收載冷劑的熱量后,全部汽化變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài),而載冷劑則因熱量被吸收,溫度逐漸降低至目標(biāo)范圍(如 - 40℃至室溫)。
當(dāng)載冷劑溫度達(dá)到設(shè)定值后,系統(tǒng)中的循環(huán)泵啟動(dòng),將低溫載冷劑輸送至外部需要冷卻的設(shè)備(如反應(yīng)釜、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀)。載冷劑在外部設(shè)備的夾層或管道中流動(dòng),吸收設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量,溫度略微升高后,再回流至低溫冷卻循環(huán)泵的儲(chǔ)液箱中。
此時(shí),溫控傳感器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)載冷劑的溫度,若溫度高于設(shè)定值,系統(tǒng)會(huì)再次啟動(dòng)制冷循環(huán),重復(fù)上述 “壓縮 - 冷凝 - 節(jié)流 - 蒸發(fā)" 過(guò)程,將載冷劑溫度重新降至目標(biāo)值,隨后繼續(xù)由循環(huán)泵輸送至外部設(shè)備,形成持續(xù)穩(wěn)定的冷卻循環(huán),確保外部設(shè)備始終處于適宜的低溫環(huán)境中。
此外,系統(tǒng)中的安全保護(hù)組件(如液位傳感器、溫度保護(hù)器)會(huì)全程監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài),若出現(xiàn)載冷劑不足、溫度異常等情況,會(huì)及時(shí)觸發(fā)報(bào)警并調(diào)整運(yùn)行狀態(tài),保障整個(gè)工作過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。