冷凍離心機(jī)樣品溫度變化的原因

  蜀科冷凍離心機(jī)廣泛應(yīng)用于、血站、生物制品、生物制藥、農(nóng)業(yè)科學(xué)等生產(chǎn)和科研單位。冷凍離心機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，主要是為了保持樣品的生物活性。但是當(dāng)樣品放進(jìn)離心腔開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有的樣品溫度有變化，今天我們細(xì)致得來了解一下這個(gè)樣品“變溫”的原因。

  本試驗(yàn)工況：工作環(huán)境溫度為 26℃, 冷凍離心機(jī)電源采用 60Hz穩(wěn)壓電源。離心機(jī)轉(zhuǎn)頭低轉(zhuǎn)速為 2000r /mi n ,高轉(zhuǎn)速為 13000r /m i n。選擇 3種不同轉(zhuǎn)速作為測(cè)試轉(zhuǎn)速 : 2000r/min、10000r /min 、13000r/min 。同時(shí)考慮到一般的血漿 、細(xì)胞分離試驗(yàn)會(huì)在 30mi n內(nèi)完成, 因此選取 5、10、15、20、25、30、35mi n等 7個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)樣本試劑溫度進(jìn)行測(cè)量。為了確定腔體底部設(shè)定溫度傳感器測(cè)量的性 ,本試驗(yàn)在其附近安置一支經(jīng)過標(biāo)定的熱電偶溫度計(jì) ,用于測(cè)量腔體內(nèi)空氣的溫度，腔體內(nèi)樣本試劑溫度試驗(yàn)及其結(jié)果。本試驗(yàn)以液態(tài)水代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的樣本試劑 。試驗(yàn)開始前 ,將轉(zhuǎn)子置于 4℃環(huán)境中預(yù)冷 24h, 測(cè)試用試劑也應(yīng)置于恒溫水槽內(nèi)預(yù)冷 4℃。 

  圖 2示出離心機(jī)腔體設(shè)定溫度 4℃工況下樣品試劑溫度在不同轉(zhuǎn)速下隨時(shí)間的變化關(guān)系, 圖 3示出不同轉(zhuǎn)速下離心機(jī)腔體內(nèi)置熱電偶實(shí)測(cè)溫度隨時(shí)間的變化。從圖 2中可以看出, 隨著冷凍離心機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加, 高轉(zhuǎn)速下樣本試劑溫度均呈上升趨勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)速為2000r
/mi n時(shí),轉(zhuǎn)子內(nèi)樣本試劑溫度在 30m i n內(nèi)能夠始終維持在 4℃左右 , 達(dá)到保持試劑活性的要求。而當(dāng)轉(zhuǎn)速為 10000r /m i n時(shí), 試劑溫度隨時(shí)間的增加而上升并在 35m i n內(nèi)未曾出現(xiàn)下降趨勢(shì)。轉(zhuǎn)速為 13000r /m i n時(shí) ,試劑溫度上升的趨勢(shì)更為明顯 , 與 4℃的偏差也越大 。試驗(yàn)結(jié)果說明在相同的初始溫度下 ,轉(zhuǎn)速越高 ,試劑溫度上升趨勢(shì)越明顯 。
 

  為了分析造成轉(zhuǎn)子內(nèi)試劑溫度上升的原因 ,考慮到轉(zhuǎn)子碳纖維材料的高熱阻性能 ,提出以下假設(shè):
  ( 1) 液態(tài)樣本試劑在試管中隨著轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)本身也在試管內(nèi)做高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量 ,造成試劑溫度上升；
  ( 2) 轉(zhuǎn)子外表面與空氣摩擦產(chǎn)生的熱量由通過轉(zhuǎn)子向內(nèi)傳遞給試劑造成試劑溫度上升 。

  從圖 3 中可以看出 ,腔體內(nèi)實(shí)際溫度隨運(yùn)行時(shí)間的增加呈周期性波動(dòng) 。這是由該冷凍離心機(jī)的制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)采用雙位啟?？刂品椒Q定的 ,轉(zhuǎn)速越高 ,空氣摩擦發(fā)熱量越大 ,壓縮啟停越頻繁 , 波動(dòng)周期越短 。同時(shí) ,隨著轉(zhuǎn)速的增加 ,腔體內(nèi)實(shí)際溫度比控制溫度高 。在設(shè)定溫度為 4℃情況下 , 轉(zhuǎn)速為10000r /m i n時(shí) ,腔體溫度在 3 ~ 8℃之間波動(dòng) , 平均值為 5. 5℃; 當(dāng)轉(zhuǎn)速為 13000r /m i n時(shí) ,腔體溫度在 4. 7 ~ 10. 6℃之間波動(dòng) ,平均值為 7. 1℃。分析控制溫度測(cè)量和試驗(yàn)測(cè)量溫度偏差引起的原因 ,可能是由于控制溫度傳感器采用不銹鋼外殼的銅電阻 ,固定在不銹鋼的腔體內(nèi)表面上 , 插入空氣中的長(zhǎng)度不夠造成的 , 溫度傳感器不僅感受到腔體內(nèi)的空氣溫度 ,而且也感受到腔體底部?jī)?nèi)表面的溫度 。

  為了驗(yàn)證試劑在離心機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中液態(tài)自身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量導(dǎo)致溫度升高的假設(shè) , 取 2支相同試管分別注入一定質(zhì)量的液態(tài)水以及硅膠 , 待硅膠干燥變硬后和液態(tài)水一起預(yù)冷 4℃, 進(jìn)行液體試劑與固體硅膠溫度測(cè)定對(duì)比試驗(yàn) 。試驗(yàn)結(jié)果見圖 4所示可知 ,液態(tài)試劑與固體硅膠溫度上升趨勢(shì)基本一致 ,因此得知試劑溫度上升并不是由試劑液體自身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量引起的 ,而是由轉(zhuǎn)子外表面的摩擦熱向轉(zhuǎn)子內(nèi)部樣本試劑熱傳遞造成的 。
 

  經(jīng)過上面的介紹，大家是否對(duì)冷凍離心機(jī)運(yùn)行過程中樣品的溫度變化有了一個(gè)更清晰的了解。選購(gòu)冷凍離心機(jī)請(qǐng)認(rèn)準(zhǔn)蜀科儀器，蜀科冷凍離心機(jī)已在全國(guó)數(shù)十家機(jī)構(gòu)使用，運(yùn)行平穩(wěn)，性能出眾，歡迎大家進(jìn)一步了解咨詢！