冷凍離心機樣品溫度變化的原因

  蜀科冷凍離心機廣泛應用于、血站、生物制品、生物制藥、農業科學等生產和科研單位。冷凍離心機對溫度進行控制，主要是為了保持樣品的生物活性。但是當樣品放進離心腔開始運轉后，會發現有的樣品溫度有變化，今天我們細致得來了解一下這個樣品“變溫”的原因。

  本試驗工況：工作環境溫度為 26℃, 冷凍離心機電源采用 60Hz穩壓電源。離心機轉頭低轉速為 2000r /mi n ,高轉速為 13000r /m i n。選擇 3種不同轉速作為測試轉速 : 2000r/min、10000r /min 、13000r/min 。同時考慮到一般的血漿 、細胞分離試驗會在 30mi n內完成, 因此選取 5、10、15、20、25、30、35mi n等 7個時間點對轉子內樣本試劑溫度進行測量。為了確定腔體底部設定溫度傳感器測量的性 ,本試驗在其附近安置一支經過標定的熱電偶溫度計 ,用于測量腔體內空氣的溫度，腔體內樣本試劑溫度試驗及其結果。本試驗以液態水代替實際實驗中的樣本試劑 。試驗開始前 ,將轉子置于 4℃環境中預冷 24h, 測試用試劑也應置于恒溫水槽內預冷 4℃。 

  圖 2示出離心機腔體設定溫度 4℃工況下樣品試劑溫度在不同轉速下隨時間的變化關系, 圖 3示出不同轉速下離心機腔體內置熱電偶實測溫度隨時間的變化。從圖 2中可以看出, 隨著冷凍離心機運行時間的增加, 高轉速下樣本試劑溫度均呈上升趨勢。當轉速為2000r
/mi n時,轉子內樣本試劑溫度在 30m i n內能夠始終維持在 4℃左右 , 達到保持試劑活性的要求。而當轉速為 10000r /m i n時, 試劑溫度隨時間的增加而上升并在 35m i n內未曾出現下降趨勢。轉速為 13000r /m i n時 ,試劑溫度上升的趨勢更為明顯 , 與 4℃的偏差也越大 。試驗結果說明在相同的初始溫度下 ,轉速越高 ,試劑溫度上升趨勢越明顯 。
 

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

  從圖 3 中可以看出 ,腔體內實際溫度隨運行時間的增加呈周期性波動 。這是由該冷凍離心機的制冷系統壓縮機采用雙位啟停控制方法決定的 ,轉速越高 ,空氣摩擦發熱量越大 ,壓縮啟停越頻繁 , 波動周期越短 。同時 ,隨著轉速的增加 ,腔體內實際溫度比控制溫度高 。在設定溫度為 4℃情況下 , 轉速為10000r /m i n時 ,腔體溫度在 3 ~ 8℃之間波動 , 平均值為 5. 5℃; 當轉速為 13000r /m i n時 ,腔體溫度在 4. 7 ~ 10. 6℃之間波動 ,平均值為 7. 1℃。分析控制溫度測量和試驗測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表面上 , 插入空氣中的長度不夠造成的 , 溫度傳感器不僅感受到腔體內的空氣溫度 ,而且也感受到腔體底部內表面的溫度 。

  為了驗證試劑在離心機高速運轉過程中液態自身運動產生熱量導致溫度升高的假設 , 取 2支相同試管分別注入一定質量的液態水以及硅膠 , 待硅膠干燥變硬后和液態水一起預冷 4℃, 進行液體試劑與固體硅膠溫度測定對比試驗 。試驗結果見圖 4所示可知 ,液態試劑與固體硅膠溫度上升趨勢基本一致 ,因此得知試劑溫度上升并不是由試劑液體自身運動產生熱量引起的 ,而是由轉子外表面的摩擦熱向轉子內部樣本試劑熱傳遞造成的 。
 

  經過上面的介紹，大家是否對冷凍離心機運行過程中樣品的溫度變化有了一個更清晰的了解。選購冷凍離心機請認準蜀科儀器，蜀科冷凍離心機已在全國數十家機構使用，運行平穩，性能出眾，歡迎大家進一步了解咨詢！