低温冷却液循环泵的工作原理基于压缩机制冷循环与液体循环散热的结合，通过精密的系统设计实现低温冷却液的持续供应与温度控制。以下从核心系统、工作流程及关键技术细节展开说明：

一、核心系统组成与功能

1. 制冷系统（冷源产生）

①　压缩机：将制冷剂（如 R404A、R23 等）压缩成高温高压气体，提升其内能。

②　冷凝器：高温高压制冷剂气体通过散热风扇或水冷方式释放热量，液化成低温高压液体。

③　膨胀阀（节流装置）：液态制冷剂经膨胀阀降压、降温，变为低温低压的气液混合物。

④　蒸发器：低温低压制冷剂在蒸发器中汽化，吸收周围冷却液的热量，使冷却液温度降低。

2. 循环系统（冷却液输送）

①　离心泵：提供动力，驱动冷却液在蒸发器、循环管路及目标设备间循环流动。

②　循环管路：采用耐腐蚀材质（如 316 不锈钢、PTFE），连接泵体与实验设备（如反应釜夹套、冷凝管）。

③　流量调节阀：控制冷却液流量，适应不同实验设备的散热需求。

3. 温控系统（精准控温）

①　温度传感器：如 PT100 铂电阻，实时监测冷却液温度并反馈至控制器。

②　PID 控制器：根据设定温度与实际温度的偏差，自动调节压缩机功率、风扇转速或加热元件（如需升温），实现 ±0.5℃级控温精度。

二、完整工作流程（以制冷循环为例）

1. 制冷剂循环（制冷核心）

①　压缩机将制冷剂压缩后，经冷凝器散热液化，再通过膨胀阀降压汽化，在蒸发器中吸收冷却液热量，完成制冷循环。

2. 冷却液循环（热量传递）

①　冷却液在蒸发器中与低温制冷剂热交换，温度降低后由离心泵输送至实验设备（如反应釜），吸收设备运行产生的热量。

②　升温后的冷却液回流至蒸发器，再次被制冷剂冷却，形成闭合循环，持续带走实验设备的热量。

三、关键技术细节与创新设计

1. 制冷效率优化

①　双级压缩技术：针对 - 40℃以下超低温需求，采用两级压缩机串联，提高制冷效率，避免单级压缩因压差过大导致性能衰减。

②　复叠式制冷循环：通过高温级与低温级制冷剂（如 R404A+R23）串联工作，实现 - 80℃甚至更低温度，常用于超低温实验室设备。

2. 控温精度保障

①　PID 智能算法：根据温度偏差自动调整控制参数（比例 P、积分 I、微分 D），减少温度过冲（如设定 - 20℃时，实际波动≤±0.5℃）。

②　动态热补偿：当冷却液流量或环境温度变化时，系统自动调节压缩机功率，维持温度稳定，避免实验误差。

3. 安全保护机制

①　高低压保护：当制冷系统压力异常（如制冷剂泄漏导致低压，或散热不良导致高压）时，自动停机并报警。

②　防干烧保护：冷却液液位低于阈值时，泵体自动停转，防止空转损坏泵体或引发制冷系统故障。

四、温度控制的双向调节（制冷 + 加热）

部分高端设备配备电加热元件，当需要在低温基础上升温（如从 - 20℃升至 0℃）时，控制器可同时启动制冷与加热功能，通过 PID 算法平衡能量输入，实现温度双向调节，避免单纯关闭制冷后自然升温的滞后性。