การวิเคราะห์โครงสร้างหลักการและการประยุกต์ใช้ตู้เย็นอุณหภูมิต่ําพิเศษ
ตู้เย็นอุณหภูมิต่ําพิเศษเรียกว่ากล่องเก็บอุณหภูมิต่ําพิเศษตู้แช่แข็งอุณหภูมิต่ําพิเศษและกล่องเก็บอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษ ตู้เย็นอุณหภูมิต่ําทั่วไป -60 องศาสามารถใช้สําหรับการเก็บรักษาปลาทูน่าการทดสอบอุณหภูมิต่ําของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วัสดุพิเศษและการเก็บรักษาพลาสมาวัสดุชีวภาพวัคซีนน้ํายา นอกจากนี้ยังมีตู้เย็นแช่แข็งที่รุนแรง -40 องศา - 60 องศา - 86 องศา - 120 องศา - 136 องศาและ -160 องศาและ -192 องศา
ตู้เย็นอุณหภูมิต่ําพิเศษโดยทั่วไปมีตู้แนวนอนและแนวตั้ง โดยทั่วไปกล่องด้านในแบ่งออกเป็นหลายชั้นแบริ่งและแต่ละชั้นได้รับการออกแบบด้วยประตูด้านในที่สามารถเปิดและปิดได้อย่างอิสระ กล่องด้านนอกมักเกิดขึ้นโดยการประกบแผ่นเหล็กแผ่นรีดเย็นห้าแผ่นโดยตรง มีวัสดุโฟมโพลียูรีเทนขนาด 60 มม. และ 80 มม. ทั้งภายในและภายนอกกล่อง เทอร์โมสตัทเป็นเซ็นเซอร์ความต้านทานแพลทินัมสําหรับการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยํา สารทําความเย็นโดยทั่วไปใช้สารทําความเย็นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพื่อตอบสนองความต้องการการปกป้องสิ่งแวดล้อม
ระบบทําความเย็นของตู้เย็นอุณหภูมิต่ําพิเศษโดยทั่วไปใช้หลักการทํางานของเครื่องทําความเย็นแบบเรียงซ้อนและคอมเพรสเซอร์ที่ปิดล้อมอย่างเต็มที่สองเครื่องจะถูกใช้เป็นคอมเพรสเซอร์อุณหภูมิสูงและต่ํา ท่อทองแดงของเครื่องระเหยอุณหภูมิต่ําจะติดกับด้านนอกของกล่องด้านในในรูปแบบของขดลวดและช่องว่างระหว่างขดลวดและผนังของกล่องจะเต็มไปด้วยกาวนําความร้อนเพื่อเพิ่มผลการแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องระเหยแบบควบแน่นเป็นโครงสร้างเปลือกและท่อที่มีท่อทองแดงเกลียวสี่ท่อภายในและใช้วิธีแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเคาน์เตอร์ปัจจุบัน
ระบบอุณหภูมิต่ํายังติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก๊าซซึ่งช่วยให้ก๊าซแรงดันต่ําจากเครื่องระเหยสามารถแลกเปลี่ยนความร้อนกับก๊าซแรงดันสูงก่อนที่จะเข้าสู่เครื่องระเหยแบบควบแน่นซึ่งไม่เพียง แต่ช่วยลดภาระความร้อนของเครื่องระเหยแบบควบแน่น แต่ยังใช้ประโยชน์จากความร้อนอย่างเต็มที่ ตัวกรองส่วนใหญ่ใช้ตัวกรองการลบขี้ผึ้งซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อขจัดพาราฟินในน้ํามันตู้เย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อลดความเป็นไปได้ของ "การอุดตันของน้ํามัน" ในระบบ
นอกจากนี้ตู้เย็นที่มีอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษยังสามารถติดตั้งอุปกรณ์เสริมบางอย่างตามการใช้งานที่แตกต่างกันเช่นเครื่องบันทึกอุณหภูมิซึ่งสะดวกสําหรับการบันทึกพารามิเตอร์การทํางานอย่างถาวร ระบบสํารองก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ใช้ในกรณีพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซในสภาพแวดล้อมการจัดเก็บยังคงอยู่ในสภาวะปกติ ซึ่งสามารถมั่นใจได้ว่าคอมเพรสเซอร์ทํางานได้ตามปกติภายใต้แรงดันต่ํา
เมื่อเปิดเครื่องเมื่อแผงแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิที่ตั้งไว้คอมเพรสเซอร์ขั้นแรกจะเริ่มขึ้นก่อนและระบบทําความเย็นขั้นแรกเริ่มทํางานทําให้อุณหภูมิคอนเดนเซอร์ของระบบทําความเย็นขั้นที่สองลดลงนั่นคือระบบทําความเย็นขั้นที่สองอุณหภูมิของสารทําความเย็นลดลง หลังจากล่าช้าไม่กี่นาทีระบบทําความเย็นขั้นที่สองก็เริ่มทํางานเช่นกัน เครื่องระเหยของมันอยู่บนผนังด้านในของตู้เย็นซึ่งสามารถทําให้อุณหภูมิภายในของตู้เย็นลดลงมาก เครื่องระเหยของระบบทําความเย็นขั้นแรกดูดซับและความร้อนที่ปล่อยออกมาจากคอนเดนเซอร์ขั้นแรกจะกระจายไปในอากาศ
เมื่ออุณหภูมิภายในของตู้เย็นถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ความต้านทานของหัววัดตรวจจับอุณหภูมิจะส่งข้อมูลรีเลย์ควบคุมจะถูกขจัดพลังงานและตัดการเชื่อมต่อและระบบทําความเย็นสองขั้นตอนหยุดทํางาน เมื่ออุณหภูมิในตู้เย็นเพิ่มขึ้นอีกครั้งและเกินอุณหภูมิที่ตั้งไว้ตู้เย็นจะทําซ้ํากระบวนการทํางานข้างต้นอีกครั้งเพื่อให้อุณหภูมิในตู้เย็นคงที่ที่อุณหภูมิที่ตั้งไว้เสมอ
ในห้องปฏิบัติการชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุลตู้เย็นควบคุมอุณหภูมิที่แตกต่างกันสามารถซื้อได้ตามเงื่อนไขการแช่แข็งเช่น -20 ° C, -40 ° C, -70 ° C, -85 ° C, -152 ° C ฯลฯ ในหมู่พวกเขาสองคนหลังเป็นตู้แช่แข็งที่มีอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษซึ่งได้รับการพัฒนาในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 สําหรับ cryopreservation และการเก็บรักษาตัวอย่างทางชีวภาพหรือยา พวกเขาจะใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวภาพ, คลินิก, ยา, และสาขาอุตสาหกรรม.
ตู้เย็นที่มีอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษสามารถใช้ในการจัดเก็บยาวัคซีนเอนไซม์ฮอร์โมนเซลล์ต้นกําเนิดเกล็ดเลือดน้ําอสุจิผิวหนังที่ปลูกถ่ายและตัวอย่างที่ดึงมาจากร่างกายมนุษย์ธนาคารเชื้อโรคเมล็ดพืชธนาคารโคลนยีนและน้ํายาชีวภาพและสารเคมีที่สําคัญบางอย่าง
ในการทดลองโคลนโมเลกุลตู้เย็นอุณหภูมิต่ําพิเศษ -70 ° C ใช้กันอย่างแพร่หลายในการจัดเก็บ. coli ที่มีความสามารถเซลล์ที่มีความสามารถและหุ้นแบคทีเรีย
ตู้เย็นที่มีอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษโดยทั่วไปมีฟังก์ชั่นการรับประกันการทํางานของอุปกรณ์ที่ค่อนข้างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่นฟังก์ชั่นสัญญาณเตือนอุณหภูมิสูง, ความล้มเหลวด้านพลังงาน, ฟังก์ชั่นการตรวจจับการอุดตันของตัวกรอง, ฟังก์ชั่นความช่วยเหลืออินพุตอัตโนมัติ, ระบบเตือนภัยความปลอดภัยตัวอย่าง, ระบบควบคุมไมโครประมวลผลและอะนาล็อก, ระบบสํารองข้อมูลก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และระบบบันทึก ฯลฯ
โดยทั่วไปเมื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของตู้เย็นที่มีอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษอุณหภูมิการระบายความร้อนต่ําสุดขนาดลักษณะรูปร่าง (แนวนอนหรือแนวตั้ง) เสียงคอมเพรสเซอร์แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนความสม่ําเสมอของอุณหภูมิในตู้อัตราความล้มเหลว (โดยเฉพาะคอมเพรสเซอร์) และประเภทของอุปกรณ์เสริมได้รับการพิจารณาอย่างเต็มที่ร่วมกับข้อกําหนดการใช้งานของตนเองและการจัดเรียงพื้นที่ของห้องปฏิบัติการ
ในอนาคตความกังวลหลักคือความน่าเชื่อถือของตู้เย็นที่มีอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษและสภาพการเก็บรักษาที่สามารถตอบสนองตัวอย่างที่แตกต่างกันรวมถึงองค์ประกอบของอุณหภูมิและก๊าซ นอกจากนี้เพื่อตอบสนองความต้องการที่สูงขึ้นของวัสดุชีวภาพสําหรับความสม่ําเสมอของอุณหภูมิบาง บริษัท ใช้แหวนโลหะสําหรับการระบายความร้อนในชั้นวางตู้เย็นหรือออกแบบชั้นวางเป็นหลุมเพื่อแก้ปัญหาการกระจายความร้อนเพิ่มความเร็วในการแช่แข็งและเพิ่มอุณหภูมิ เพศ
ในอนาคตการออกแบบตู้เย็นที่มีอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษจะต้องพิจารณาข้อกําหนดในการอนุรักษ์พลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อมและต้องติดตั้งระบบตรวจจับสิ่งแวดล้อม ในเวลาเดียวกันวัสดุนาโนจะกลายเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มในการเตรียมตู้เย็นอุณหภูมิต่ําเป็นพิเศษในอนาคต
วัตถุประสงค์หลักของตู้เย็นอุณหภูมิต่ํา: สําหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์การเก็บรักษาเวชภัณฑ์ (พลาสมา) ผลิตภัณฑ์ชีวภาพ (อวัยวะจัดเก็บวัคซีนตัวอย่างดิน) ผลิตภัณฑ์ในมหาสมุทรชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์วัสดุเคมีและวัสดุพิเศษอื่น ๆ สําหรับการทดลองและการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ํา มันถูกใช้มากขึ้นในโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยหน่วยวิจัยและการจัดเก็บอุตสาหกรรม