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循环浴是一个在化学、生物、医药、材料等实验室中至关重要的基础设备,其核心功能是为外部实验系统提供稳定、可循环的恒温液体环境。
您可以把它理解为一个“温度且动力强劲的热水袋/冷水袋”,但它不是直接接触物体,而是通过液体循环来间接控温。
一、核心工作原理
它通过一个闭环系统来实现控温:
储液与控温:设备主体是一个带加热器和/或制冷器的储液槽(浴槽),内部装有导热介质(通常是水、硅油或乙二醇水溶液)。高精度的温度传感器(如PT100)实时监测液体温度,并通过PID控制器来快速、稳定地调节加热或制冷功率,使浴槽内液体温度恒定在设定值。
循环输出:内置一个强劲的循环泵,将储液槽中已达设定温度的恒温液体,通过出口管道泵出,输送到外部需要控温的设备(如反应釜夹套、冷凝器、旋转蒸发仪、发酵罐等)。
回流与再平衡:流经外部设备、吸收了热量或冷量的液体,通过回流管道返回储液槽。控制器会立即检测到这个微小的温度变化,并启动加热/制冷,让液体迅速恢复到设定温度,从而完成一个循环。
持续循环:这个“泵出 → 对外换热 → 回流 → 再调节”的过程不断持续,从而为外部实验系统创造一个动态但极其稳定的温度环境。
二、主要结构组件
浴槽:储存导热液体的容器,通常由不锈钢制成,耐腐蚀。
加热/制冷系统:
加热:通常为电加热管。
制冷:是核心技术,通常采用压缩机制冷(功率大,可降至零下甚至更低)或半导体(帕尔贴)制冷(无振动、无制冷剂,但制冷效率较低,通常用于小型或对振动敏感的设备)。
循环泵:提供循环动力,有隔膜泵、离心泵等类型,其流量和扬程是关键参数,决定了能为多远、多大的外部设备提供足够流速的恒温液。
温度控制系统:包括温度传感器(探头)和PID控制器。高级型号带有彩色触摸屏,可编程多段温度曲线(如以特定速率升温、恒温、再降温)。
辅助功能:液位报警(防干烧)、过温保护、低水位自动切断、排水阀等。
三、关键特点与优势
温控:温度稳定性可达 ±0.01℃ 甚至更高,远超普通水浴锅(±0.5℃)。
温度范围广:配合不同的导热介质,一台设备可实现从 -40℃(甚至更低)到 +200℃ 的宽范围控温。
主动循环:强大的泵能力使其可以为远离主机的大型反应釜、多台设备同时提供恒温液。
减少污染与挥发:封闭循环系统避免了外部设备直接浸入浴槽,减少了交叉污染和浴槽液体的挥发。
四、主要应用场景
化学合成:为反应釜夹套提供加热/冷却,控制反应温度。
蒸馏与回流:为冷凝器提供低温循环液,冷凝蒸汽。
旋转蒸发:为旋转蒸发仪的冷凝器和加热锅同时提供低温(冷凝)和高温(蒸发)循环液。
材料测试:为粘度计、流变仪、反应量热仪等分析仪器的样品池控温。
生物制药:为发酵罐、生物反应器、层析柱提供恒温环境。
物理实验:为激光器、探测器、样品台等需要稳定温度的设备进行冷却或恒温。
五、选型要点(如何选择合适的恒温循环水浴)
温度范围:您实验所需的低温和高温是多少?这决定了需要的制冷功率和加热功率,以及导热介质的选择。
控温精度与稳定性:您实验对温度的波动有多敏感?±0.1℃还是±0.01℃?
循环泵性能:流量(L/min)和扬程(m) 是关键。需要根据外部设备的容积、管路长度和阻力来选择。如果连接多台设备或大型反应釜,需要高扬程大流量的泵。
浴槽容量:浴槽容量决定了热容量和缓冲能力。容量越大,温度稳定性通常越好,但升降温速度可能稍慢。
导热介质:
水:适用于5℃ ~ 90℃(防沸、防蒸发)。
硅油:适用于 -40℃ ~ 200℃,黏度随温度变化小,是常用选择。
乙二醇水溶液:常用于低温(如-20℃),冰点低。
制冷方式:根据预算、所需低温和对振动的耐受度,选择压缩机(低温)或半导体(无振动、安静)制冷。
智能功能:是否需要远程控制、数据记录、多段编程、通讯接口等。
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