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上海理工研发制冷技术 冰箱最低可达-150℃

日期:2017-03-30 15:33:59编辑作者:申博开户

随着神八、神九和神十的成功发射,三台航天冰箱顺利飞向太空,其中保存着航天员开展多项空间医学实验样本,帮助科学家们圆满完成了科学实验任务。近日,从上海理工大学传出消息,这三台航天冰箱上,正是该校教授张华带领着科研团队的科学智慧结晶,他们的技术攻关为低温冰箱贴上了“中国制造”的标签。据了解,这一项目将在第16届中国国际工业博览会展出,并拓宽市场范围,提升我国制冷技术水平。

据了解,我国生物、医疗、电子材料和仪器、航空航天等领域科研和生产的发展,对低温冰箱的需求日益广泛,这些领域需要一种可靠、稳定、方便的低温装置保存诸如细胞、骨髓、血液、药品、实验样本、生物材料等物品。

而另一方面。我国家用冰箱一般冷冻温度在零下18摄氏度左右,但这些物品却需要保存在零下80摄氏度、甚至零下150摄氏度的深度冷冻装置中,而长期以来,我国一直依靠进口这种装置,价格非常昂贵。

面对外国市场垄断、技术封锁的局面,张华教授把目光聚焦到这种应用于特种行业的低温冰箱上,希望自主研发中国自己的装置,填补国内空白,并且与海尔集团合作,推进设备的产业化,海尔还专门建立了子公司“青岛海尔特种电器有限公司”来支撑这个项目的研发工作。

“一是要设计先进的低温制冷流程,二是混合制冷剂的选择与配比。”张华表示,这是该项目最大的技术难点。

普通的制冷系统一般由4个基本部件即压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成,制冷剂在这4个部件中循环,将热量从蒸发器提取到冷凝器来实现降温,单级制冷系统的制冷温度仅能达到零下30摄氏度左右,如果需要继续降低温度,就需要将多级多套制冷系统组合起来,而这样的制冷设备不仅复杂而且可靠性差。为此,张华团队研究开发出了新型多级自动复叠制冷系统,采用一个压缩制冷系统就能实现零下150度的低温。

自动复叠制冷系统的关键技术是混合制冷剂的配比,张华团队研制了多种环保混合制冷剂,可以满足不同低温储存温区要求,解决了这一关键技术难题。在工业化生产条件下,混合制冷剂都是充注在100至200千克重的钢瓶内,而运用自动复叠制冷系统的部分低温制冷剂的充注量却要求在几克到几十克之间,因而工业容器难以做到精确充注,为此,张华团队又研制出一种高精度混合制冷剂充注装置,它充注精度可达0.01克,且控制简便、易于维护,并成功运用于不同温区制冷剂的配比优化,提高了制冷系统的效率和可靠性。

由于低温冰箱所保存的物品重要性高,对温度的深度、温度场的控制方面要求严格,该项目又通过智能组网技术研发,建立了可快速自适应、可升级、易扩展的高度智能化无线数据传输网络,实现了对整个冷链过程的无缝监控,增强了物品储存的安全性。

-25℃、-40℃、-60℃、-70℃、-86℃、-150℃,一个个低温点被突破,药品冰箱、疫苗冰箱、血液冰箱、血浆速冻箱、血液低温操作台……从第一个产品诞生至今,该项目研发了11个系列、十几个型号的产品,他们在不同环境、不同条件下接受了实践的检验。

低温冰箱的研制、生产,在国内医疗、生物等行业获得广泛应用;同时,依托优良的产品性能,实现批量出口,多次中标世界卫生组织(WHO)项目,并销往美国、欧洲等60多个国家和地区。

截至2014年8月,海尔超低温冰箱系列产品累计实现销售收入27.6亿元,新增利税7.3亿元,创汇5852万美元,经济效益显著。青岛海尔特种电器有限公司主持起草了本系列产品的国家标准《低温保存箱》(GB/T20154-2006),通过建立完善的质量管理体系,促进了超低温系列化产品产业化的高质量实施。

海尔低温冰箱系列产品的技术突破及产业化实施,打破了国外品牌对中国低温冰箱市场的长期垄断,并建成了国内规模最大的低温冰箱系列化产品生产基地,促使我国医疗、生物科研等单位低温冰箱采购成本比以前降低约50%,推进了低温冰箱在相关行业内的普及应用。

据张华介绍,中华骨髓库、国家基因库、上海瑞金医院内分泌病样本库、上海交大附属医院等国内著名大型样本库机构均采用了海尔低温冰箱产品,存储了大量珍贵医疗、生物样本,促进了我国相关行业在人类健康、疾病研究与控制、生物科研等重要领域的科研进展,社会意义重大。

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