低温冰箱——实验室常用设备

在分析实验室里，常用低温冰箱或电冰柜作为制冷设备，进行低温下保存样品、试剂和特殊菌种等，同时也可用来制备少量冰块作冷却剂用，如在冰水浴中进行重结晶和电解法质量分析铜时，在电解槽外加冰防止电解液升温而导致铜阴极氧化造成分析结果不准等制冷设备一般包括冷藏箱（通称电冰箱）、冷冻箱、小型制冰机等。制冷设备的制冷方式可分为机械压缩式、吸收式和热电式等。分析实验室所用的电冰箱主要是机械压缩式电冰箱。

冷冻设备按使用功能可分为冷藏箱（0℃以上）、冷冻箱（0℃以下）和冷藏一冷冻箱，一般低温冰箱是一种以冷藏为主、冷冻为辅的小型制冷设备。

1、电冰箱的结构和工作系统

电冰箱主要是由箱体、制冷系统和电气系统组成。

1.1箱体

低温冰箱的箱体由外壳、内壳和门构成。外壳多由0.5～0.8mm钢板制造，表面喷涂丙烯酸漆或环氧树脂涂料，也有用装饰性复合塑料板制造的。内壳多用工程塑料（如ABS）板或改性聚苯塑料（PS）板制成，也有采用钢板搪瓷或喷涂高级涂料及铝板或不锈钢板制造。

在箱体的内、外壳之间填充优质隔热材料，常用的隔热材料有聚氨酯泡沫塑料、聚苯泡沫塑料等。

在低温冰箱的门和箱体之间多是用磁性封条密封。采用这种密封结构，当门与箱体接近时即自行吸合严密。

箱体内一般装有照明灯和触门开关，打开冰箱门则照明灯亮，关上冰箱门则照明灯熄灭。

箱体的底部设有调平螺丝，当地面不平时可以调节使箱体处于水平状态，使冰箱在运行中保持稳定而无噪音。

1.2制冷系统

压缩式电冰箱的制冷系统由密封式压缩机、冷凝器、毛细管（或膨胀阀）及蒸发器等组成。上述各部分用管道连接形成一个封闭系统，系统内注充制冷剂。目前电冰箱大多用氟里昂作制冷剂，由于氟里昂产生严重的环境污染，未来肯定要被无氟里昂的制冷剂（简称无氟制冷剂）所取代。采用无氟制冷剂的冰箱称“无氟冰箱”。

制冷系统的工作原理如下。电冰箱的制冷过程是由密封式压缩机将在蒸发器中吸热而蒸发的制冷剂蒸气吸入，并压缩成高温高压蒸气，然后送入冷凝器。高温高压蒸气在冷凝器中冷却并放出热量，使气态冷凝剂冷凝液化，经过毛细管时被节流，然后进入膨胀器膨胀蒸发。由于毛细管的节流作用，使冷凝器保持一定的高压（冷凝压力）和使蒸发器保持一定的低压（蒸发压力）。当高压液态制冷剂进入蒸发器时，由于压力骤降而迅速沸腾蒸发，并吸收被冷却物料的热量，气体制冷剂再被压缩机吸回，如此连续周而复始工作，形成了连续制冷循环。

1.3电气系统

低温冰箱的电气系统一般由温度控制器、起动继电器、热保护器和自动除箱装置等构成。

低温冰箱的工作温度是通过温度控制器控制压缩机的起动和停止从而自动进行调节。驱动压缩机的单相电机不能产生旋转磁场，因此不能自行起动，需要通过继电器接通绕组才能起动。热保护器是压缩机电机的安全保护装置。当电机的电流超过允许值或机壳温度过高时即切断电路。强冷式冰箱的风扇以门触式按钮开关控制，关门风扇运转，开门风扇即停止运转，这样可以减少冷气的外流。时间继电器按设定的时间切断压缩机回路，并接触电热器进行定时除霜。

温度控制器大多为蒸气压力式。利用感温剂的饱和蒸气压力随温度升降而变化的特性，使膜片或波纹管产生伸缩位移，从而推动电源触点的切断或闭合。当压缩机停止运行时，箱内温度上升，感温包和膜盒中的压力也随即上升，膜片向外伸张，推动活动触点和固定触点闭合，使压缩机又开始工作制冷，从而使箱内温度逐渐下降，膜盒内压力也随之降低，依靠弹簧作用，使活动触点与固定触点断开，切断电源。如此反复工作，使冰箱内的温度保持在设定的范围内。

起动继电器是利用电机起动和运行时的电流变化来接通和断开电机的起动绕组。热保护器由双金属片、电热丝和绝缘壳体组成。热保护器装在压缩机外壳表面，当电机超载不能起动时，电流增大，电热丝温度升高，使邻近的双金属片受热变形，于是切断电路；当压缩机机壳温度过高时，也会使双金属片受热变形，切断电路，从而保护电机不致损毁。
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