低温冷却液循环泵

低温冷却液循环泵是实验室中用于提供低温冷却环境的重要设备，主要通过循环低温冷却液来实现对实验仪器或样品的温度控制。以下从设备结构、工作原理、核心功能、应用场景及使用注意事项等方面展开详细说明：

一、设备结构与工作原理

（一）核心结构

1. 制冷系统：由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等组成，通过压缩机制冷循环（如氟利昂或环保制冷剂）将蒸发器温度降低，为冷却液提供冷源。

2. 循环系统：包括离心泵、循环管路、流量调节阀，驱动冷却液在设备与目标仪器间循环流动，确保冷却均匀。

3. 温控系统：由温度传感器（如 PT100）、PID 控制器和显示屏组成，实时监测并调节冷却液温度，控温精度可达 ±0.5℃甚至更高。

4. 冷却液槽：储存冷却液（如水、乙醇、乙二醇或硅油，根据温度需求选择），部分设备配备加热功能，实现温度双向调节。

（二）工作原理

1. 压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体，经冷凝器散热后液化；

2. 液态制冷剂通过膨胀阀降压，在蒸发器中汽化吸热，降低蒸发器温度；

3. 冷却液在槽内与蒸发器热交换，温度降低后由泵输送至目标设备（如反应釜夹套）；

4. 吸收热量后的冷却液回流至槽内，重复制冷循环，实现持续低温控制。

二、核心功能与特性

（一）宽温域控温：温度范围通常为 - 80℃至 + 100℃（不同型号差异较大），可满足从超低温实验（如超导材料研究）到常温冷却的需求。

（二）高精度恒温：采用 PID 智能控温算法，避免温度波动对实验的影响，尤其适用于对温度敏感的反应（如酶催化反应、精密仪器散热）。

（三）安全保护机制：具备过载保护、高低压报警、冷却液液位报警、超温保护等功能，防止设备故障或实验事故。

（四）兼容性设计：泵体材质多为 316 不锈钢或聚四氟乙烯（PTFE），耐酸、碱及有机溶剂腐蚀，适应多样化实验环境。

三、典型应用场景

（1）化学与化工实验

1. 低温合成反应：如格氏试剂制备、狄尔斯 - 阿尔德反应（Diels-Alder 反应），需在 - 78℃（干冰乙醇浴）或更低温度下控制反应选择性，循环泵可替代传统冰浴，提供更稳定的低温环境。

2. 蒸馏与结晶：减压蒸馏时冷却冷凝管，防止低沸点溶剂挥发；重结晶过程中控制溶液降温速率，获得高纯度晶体。

（2）生物与医学研究

1. 生物样本保存：冻存细胞、病毒、疫苗时，通过 - 80℃低温循环泵配合冻存管架，实现样本的梯度降温，避免冰晶损伤细胞。

2. 实验设备冷却：为高速离心机转子、流式细胞仪激光模块、核磁共振仪（NMR）磁体等设备散热，维持仪器稳定运行。

（3）材料与物理实验

1. 低温物性测试：研究金属、陶瓷或半导体材料在低温下的电阻、磁导率、热导率等性质，如超导临界温度（Tc）的测量。

2. 纳米材料制备：低温环境可抑制纳米颗粒的团聚，循环泵为溶胶 - 凝胶法、共沉淀法等制备工艺提供温控支持。

（4）分析仪器配套

与红外光谱仪（FTIR）的液氮冷却检测器、X 射线光电子能谱仪（XPS）的样品冷台、气相色谱仪（GC）的柱温箱等设备联用，提高检测灵敏度和稳定性。