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离心机腔体设定温度为 4℃时样本试剂温度随时间变化关系的试验

图 2示出离心机腔体设定温度 4℃工况下样品试剂温度在不同转速下随时间的变化关系, 图 3示出

不同转速下离心机腔体内置热电偶实测温度随时间的变化。

从图 2中可以看出, 随着离心机运行时间的增加, 高转速下样本试剂温度均呈上升趋势。当转速为2000r /mi n时,转子内样本试剂温度在 30m i n内能够始终维持在 4℃左右 , 达到保持试剂活性的要求。而当转速为 10000r /m i n时, 试剂温度随时间的增加而上升并在 35m i n内未曾出现下降趋势。

转速为 13000r /m i n时 ,试剂温度上升的趋势更为明显 , 与 4℃的偏差也越大 。试验结果说明在相同的初始温度下 ,转速越高 ,试剂温度上升趋势越明显 。

设定温度 T=4℃时样本试剂温度随时间变化

设定温度 T=4℃时实测腔体温度随时间变化

为了分析造成转子内试剂温度上升的原因 ,考虑到转子碳纤维材料的高热阻性能 ,提出以下

假设 :

( 1) 液态样本试剂在试管中随着转子的高速旋转本身也在试管内做高速运动产生热量 ,造成

试剂温度上升 ;

( 2) 转子外表面与空气摩擦产生的热量由通过转子向内传递给试剂造成试剂温度上升 。

从图 3 中可以看出 ,腔体内实际温度随运行时间的增加呈周期性波动 。这是由该离心机的制冷系统压缩机采用双位启停控制方法决定的 ,转速越高 ,空气摩擦发热量越大 ,压缩启停越频繁 , 波动周期越短 。同时 ,随着转速的增加 ,腔体内实际温度比控制温度高 。在设定温度为 4℃情况下 , 转速为10000r /m i n时 ,腔体温度在 3 ~ 8℃之间波动 , 平均值为 5. 5℃; 当转速为 13000r /m i n时 ,腔体温度在 4. 7 ~ 10. 6℃之间波动 ,平均值为 7. 1℃。分析控制温度测量和试验测量温度偏差引起的原因 ,可能是由于控制温度传感器采用不锈钢外壳的铜

电阻 ,固定在不锈钢的腔体内表面上 , 插入空气中的长度不够造成的 , 温度传感器不仅感受到腔体内的空气温度 ,而且也感受到腔体底部内表面的温度 。

为了验证试剂在离心机高速运转过程中液态自身运动产生热量导致温度升高的假设 , 取 2支相同试管分别注入一定质量的液态水以及硅胶 , 待硅胶干燥变硬后和液态水一起预冷至 4℃, 进行液体试剂与固体硅胶温度测定对比试验 。试验结果见图 4所示可知 ,液态试剂与固体硅胶温度上升趋势基本一致 ,因此得知试剂温度上升并不是由试剂液体自身运动产生热量引起的 ,而是由转子外表面的摩擦热向转子内部样本试剂热传递造成的 。

转速为 13000r /mi n时 , 设定温度 4℃时液体试剂与固体硅胶温度随时间变化