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如何选择低温恒温水槽的恒温介质?有依据吗

  在生命科学领域中,低温恒温水槽主要用于研究一些生命在不同环境温度下的反应和特性。通过恒温让生物处于不同的生长环境下,观察其生长规律和在特定温度下的反应;也可通过容器观察细胞等微生物在低温下的活数等实验。
  
  目前恒温水槽使用的介质大致有酒精、水、防冻液、食用油、硅油、汽缸油等。水是廉价的的介质,作用范围一般在5~95℃,但不能覆盖常用的0℃,而较多恒温水槽使用防冻液代替水。
  
  根据有关研究,冻液与水按1:1混合,在-30℃时性能仍正常。槽的表面温场与室温及介质蒸发量有关,常压下纯防冻液表面张力46.49mN/m(而纯水表面张力0.728mN/m(20℃)),防冻液与水合后会增加水表面张力,造成分子内聚力增加,从而使得蒸发量小于纯水,故其垂直温场优于纯水。此项性能对于射流结构低温恒温水槽尤其明显。
                                                                       低温恒温水槽
  使用纯水和防冻液(按水和防冻液1:1混合)的垂直温场分别15mK和32mK。当恒温介质蒸发量大时,需要遮盖槽面以改善垂直温场。对拥有射流结构的低温恒温水槽(98℃)进行相关实验。结果显示:槽面有覆盖场时,垂直均匀性为12mK,波动性为8mK;无覆盖物时,垂直均匀性为28mK,波动性为12mK。由此可见,无覆盖物的影响相当可观。
  
  这在某些无法遮盖槽面进行检测工作的情况下需要注意:
  
  在高温时,选择蒸发量小的工作介质可以减小此类影响,低粘度硅油是一种选择。使用低粘度硅油作介质实验,结果显示:在-30℃时,垂直物均匀性为4mK,波动性为12mK;在100℃,垂直均匀性为2mK,波动性为5mK。
  
  食用油也是一种廉价导热介质,在100~200℃工作范围得到广泛使用。但电热丝通电后温度很高,食用油非常容易炭化,形成黏性大的颗粒,缠绕在加热丝上,使其导热性变差,降低槽温稳定性。更重要的是降低了加热丝之间绝缘电阻,导致不安全。因此在100~300℃工作范围建议使用硅油,并周期更换。
  
  如果低温恒温水槽在温度零下40℃到零下100℃,我们可以选择工业纯酒精。

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