在化工、制藥、材料科學(xué)等領(lǐng)域，低溫反應(yīng)釜是進(jìn)行低溫化學(xué)反應(yīng)、合成及實(shí)驗(yàn)的重要設(shè)備。然而，在實(shí)際使用過(guò)程中，常出現(xiàn)低溫反應(yīng)釜無(wú)法達(dá)到設(shè)定溫度的問(wèn)題，這嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。制冷系統(tǒng)作為低溫反應(yīng)釜實(shí)現(xiàn)溫度控制的核心部分，其性能直接決定了反應(yīng)釜能否達(dá)到并維持設(shè)定溫度。本文將對(duì)制冷系統(tǒng)可能存在的瓶頸進(jìn)行詳細(xì)排查，以找出低溫反應(yīng)釜無(wú)法達(dá)到設(shè)定溫度的原因。
一、制冷系統(tǒng)基本原理
低溫反應(yīng)釜的制冷系統(tǒng)通常采用蒸汽壓縮式制冷循環(huán)，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置（如膨脹閥）和蒸發(fā)器四大部件組成。其工作原理為：壓縮機(jī)將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體，然后送入冷凝器，在冷凝器中制冷劑氣體向外界散熱，冷凝成高壓液體；高壓液體經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置節(jié)流降壓后，變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w和氣體混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器；在蒸發(fā)器中，制冷劑吸收反應(yīng)釜內(nèi)的熱量，蒸發(fā)成氣體，從而降低反應(yīng)釜的溫度；蒸發(fā)后的制冷劑氣體再次被壓縮機(jī)吸入，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜溫度的控制。
二、制冷系統(tǒng)瓶頸排查
（一）壓縮機(jī)故障
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原因分析：壓縮機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行后，活塞環(huán)、氣閥等部件磨損，導(dǎo)致壓縮機(jī)的壓縮效率降低，制冷劑的吸氣量和排氣量減少，制冷量不足。此外，壓縮機(jī)電機(jī)故障、電源電壓不穩(wěn)定等也會(huì)影響壓縮機(jī)的運(yùn)行效率。
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排查方法：首先，檢查壓縮機(jī)的運(yùn)行電流，與額定電流進(jìn)行對(duì)比。若運(yùn)行電流低于額定電流，可能是壓縮機(jī)效率下降。其次，測(cè)量壓縮機(jī)的吸氣壓力和排氣壓力。在正常運(yùn)行情況下，吸氣壓力和排氣壓力應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。若吸氣壓力過(guò)高，排氣壓力過(guò)低，說(shuō)明壓縮機(jī)的壓縮效率降低。
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解決措施：對(duì)于磨損的部件，如活塞環(huán)、氣閥等，應(yīng)及時(shí)更換。檢查電機(jī)和電源線路，確保電機(jī)正常運(yùn)行和電源電壓穩(wěn)定。
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原因分析：壓縮機(jī)潤(rùn)滑油不足、潤(rùn)滑油變質(zhì)或潤(rùn)滑系統(tǒng)堵塞，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)部件之間的摩擦增大，產(chǎn)生過(guò)多的熱量，影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，甚至造成壓縮機(jī)損壞。
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排查方法：查看壓縮機(jī)的油位，確保潤(rùn)滑油在規(guī)定的油位范圍內(nèi)。檢查潤(rùn)滑油的顏色和黏度，若潤(rùn)滑油變黑、變稠或有雜質(zhì)，說(shuō)明潤(rùn)滑油變質(zhì)，需要更換。同時(shí)，檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)的油路是否暢通，有無(wú)堵塞現(xiàn)象。
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解決措施：添加適量的潤(rùn)滑油，更換變質(zhì)的潤(rùn)滑油。清洗潤(rùn)滑系統(tǒng)，確保油路暢通。
（二）冷凝器散熱不良
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原因分析：冷凝器長(zhǎng)期運(yùn)行后，表面會(huì)積聚大量的灰塵、污垢、油污等，阻礙了熱量的散發(fā)，導(dǎo)致冷凝器的散熱效率降低。尤其是在環(huán)境較為惡劣的情況下，如空氣中含有大量的粉塵、油煙等，更容易造成冷凝器表面臟污。
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排查方法：觀察冷凝器表面是否有明顯的臟污現(xiàn)象?？梢杂檬钟|摸冷凝器的表面，若感覺(jué)溫度較高，且散熱片之間有大量的灰塵和污垢，說(shuō)明冷凝器散熱不良。
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解決措施：定期對(duì)冷凝器進(jìn)行清洗，可采用壓縮空氣吹掃、清水沖洗或?qū)Ｓ们逑磩┣逑吹确椒?，確保冷凝器表面清潔，散熱良好。
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原因分析：對(duì)于風(fēng)冷式冷凝器，冷卻風(fēng)扇的作用是將冷凝器散發(fā)的熱量帶走。若冷卻風(fēng)扇電機(jī)故障、風(fēng)扇葉片損壞、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過(guò)低或風(fēng)扇轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤等，都會(huì)導(dǎo)致冷卻風(fēng)量不足，冷凝器散熱不良。
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排查方法：?jiǎn)?dòng)冷卻風(fēng)扇，觀察風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有無(wú)異響、振動(dòng)等現(xiàn)象。測(cè)量風(fēng)扇電機(jī)的電壓和電流，檢查電機(jī)是否正常工作。同時(shí)，檢查風(fēng)扇葉片是否完好，安裝是否牢固。
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解決措施：更換損壞的風(fēng)扇電機(jī)和風(fēng)扇葉片，調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，確保冷卻風(fēng)扇正常運(yùn)行，提供足夠的冷卻風(fēng)量。
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冷卻水系統(tǒng)問(wèn)題（水冷式冷凝器）
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原因分析：對(duì)于水冷式冷凝器，冷卻水的流量不足、水溫過(guò)高或水質(zhì)差等都會(huì)影響冷凝器的散熱效果。冷卻水流量不足可能是由于水泵故障、管道堵塞、閥門(mén)開(kāi)度不足等原因引起；水溫過(guò)高可能是由于冷卻水池容積過(guò)小、冷卻水循環(huán)不暢或環(huán)境溫度過(guò)高導(dǎo)致；水質(zhì)差會(huì)導(dǎo)致冷凝器管道結(jié)垢，降低傳熱效率。
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排查方法：檢查水泵的運(yùn)行情況，測(cè)量水泵的出口壓力和流量，確保水泵正常工作。查看管道是否有堵塞現(xiàn)象，清理管道內(nèi)的雜物。調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度，保證冷卻水的流量。測(cè)量冷卻水的溫度，若水溫過(guò)高，檢查冷卻水池的情況和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。對(duì)冷卻水進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，若水質(zhì)差，應(yīng)進(jìn)行水質(zhì)處理，如軟化、除垢等。
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解決措施：維修或更換故障的水泵，清理管道堵塞物，調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度。增大冷卻水池的容積或改善冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，降低冷卻水溫度。進(jìn)行水質(zhì)處理，定期對(duì)冷凝器管道進(jìn)行清洗除垢。
（三）節(jié)流裝置故障
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原因分析：膨脹閥是制冷系統(tǒng)中的重要節(jié)流部件，其作用是將高壓液體制冷劑節(jié)流降壓，使其變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w和氣體混合物。膨脹閥堵塞主要包括臟堵和冰堵兩種情況。臟堵是由于制冷劑中含有雜質(zhì)，如金屬屑、灰塵、油污等，堵塞了膨脹閥的閥孔或通道；冰堵是由于制冷劑中含有水分，在膨脹閥處溫度降低到冰點(diǎn)以下，水分凝結(jié)成冰，堵塞了閥孔。
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排查方法：臟堵時(shí)，膨脹閥的進(jìn)口溫度較高，出口溫度較低，且閥體表面可能有結(jié)霜現(xiàn)象。用手觸摸膨脹閥前后的管道，進(jìn)口管道較熱，出口管道較冷。冰堵通常發(fā)生在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)膨脹閥處溫度降低到冰點(diǎn)以下時(shí)，突然出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，表現(xiàn)為蒸發(fā)器結(jié)霜融化，反應(yīng)釜溫度升高，一段時(shí)間后又可能恢復(fù)正常，反復(fù)出現(xiàn)。
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解決措施：對(duì)于臟堵，需要拆下膨脹閥進(jìn)行清洗，清除內(nèi)部的雜質(zhì)。同時(shí)，對(duì)整個(gè)制冷系統(tǒng)進(jìn)行清洗，更換干燥過(guò)濾器，防止雜質(zhì)再次堵塞。對(duì)于冰堵，需要對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行干燥處理，更換干燥過(guò)濾器，去除制冷劑中的水分。
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原因分析：膨脹閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致制冷劑的流量過(guò)多或過(guò)少。若開(kāi)度太大，制冷劑流量過(guò)多，會(huì)造成蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑液體不能完全蒸發(fā)，導(dǎo)致壓縮機(jī)液擊；若開(kāi)度太小，制冷劑流量不足，蒸發(fā)器的制冷量減少，反應(yīng)釜溫度無(wú)法降低。
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排查方法：觀察蒸發(fā)器的結(jié)霜情況和壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。若蒸發(fā)器結(jié)霜不均勻，壓縮機(jī)吸氣溫度過(guò)高或過(guò)低，可能是膨脹閥調(diào)節(jié)不當(dāng)。測(cè)量膨脹閥前后的壓力和溫度，與正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，判斷開(kāi)度是否合適。
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解決措施：根據(jù)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，緩慢調(diào)節(jié)膨脹閥的開(kāi)度，直到蒸發(fā)器結(jié)霜均勻，壓縮機(jī)運(yùn)行正常，反應(yīng)釜溫度能夠達(dá)到設(shè)定值。
（四）蒸發(fā)器問(wèn)題
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原因分析：蒸發(fā)器表面結(jié)霜過(guò)厚會(huì)阻礙熱量的傳遞，降低蒸發(fā)器的制冷效率。結(jié)霜過(guò)厚主要是由于反應(yīng)釜內(nèi)的濕度較大、蒸發(fā)器溫度過(guò)低或除霜系統(tǒng)故障等原因引起。
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排查方法：觀察蒸發(fā)器表面的結(jié)霜情況，若霜層厚度超過(guò)
5mm，且結(jié)霜不均勻，說(shuō)明結(jié)霜過(guò)厚。同時(shí)，測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和濕度，檢查除霜系統(tǒng)是否正常工作。
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解決措施：對(duì)于手動(dòng)除霜的蒸發(fā)器，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行除霜操作，可采用停機(jī)自然化霜或人工除霜的方法。對(duì)于帶有自動(dòng)除霜系統(tǒng)的蒸發(fā)器，檢查除霜定時(shí)器、除霜加熱器等部件是否正常工作，及時(shí)修復(fù)故障，確保除霜系統(tǒng)正常運(yùn)行。
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原因分析：蒸發(fā)器管道堵塞可能是由于制冷劑中含有雜質(zhì)、管道內(nèi)部生銹或焊接時(shí)留下的焊渣等原因引起。管道堵塞會(huì)導(dǎo)致制冷劑流量減少，蒸發(fā)器的制冷量降低。
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排查方法：測(cè)量蒸發(fā)器進(jìn)出口的壓力和溫度，若進(jìn)口壓力較高，出口壓力較低，且溫差較大，說(shuō)明蒸發(fā)器管道可能堵塞。用手觸摸蒸發(fā)器管道，堵塞部位前后的溫度差異較大。
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解決措施：對(duì)于輕微的堵塞，可以采用高壓氮?dú)獯祾叩姆椒ㄟM(jìn)行清理。對(duì)于嚴(yán)重堵塞的管道，需要拆下蒸發(fā)器進(jìn)行清洗或更換。
（五）制冷劑問(wèn)題
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原因分析：制冷系統(tǒng)存在泄漏點(diǎn)，導(dǎo)致制冷劑逐漸泄漏，系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑不足，制冷量下降，無(wú)法達(dá)到設(shè)定溫度。常見(jiàn)的泄漏點(diǎn)包括管道接口、閥門(mén)、焊接處等。
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排查方法：觀察壓縮機(jī)的吸氣壓力和排氣壓力，若吸氣壓力和排氣壓力均低于正常值，且蒸發(fā)器結(jié)霜不均勻，甚至出現(xiàn)部分結(jié)霜、部分不結(jié)霜的現(xiàn)象，說(shuō)明制冷劑不足?？梢杂梅试硭螓u素檢漏儀對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行檢漏，查找泄漏點(diǎn)。
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解決措施：找到泄漏點(diǎn)后，進(jìn)行修復(fù)，如焊接、更換密封件等。修復(fù)完成后，對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行抽真空處理，然后按照規(guī)定的充注量充注制冷劑。
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原因分析：制冷劑充注過(guò)多會(huì)導(dǎo)致冷凝器內(nèi)的制冷劑液體過(guò)多，冷凝面積減少，散熱效率降低，排氣壓力升高，壓縮機(jī)的功耗增加，同時(shí)蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑液體不能完全蒸發(fā)，可能造成壓縮機(jī)液擊。
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排查方法：測(cè)量壓縮機(jī)的排氣壓力和吸氣壓力，若排氣壓力過(guò)高，吸氣壓力也較高，且蒸發(fā)器結(jié)霜過(guò)厚，壓縮機(jī)外殼溫度較低，可能是制冷劑充注過(guò)多。
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解決措施：從制冷系統(tǒng)中放出多余的制冷劑，使制冷劑的充注量符合規(guī)定要求。
（六）其他因素
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原因分析：制冷系統(tǒng)中的閥門(mén)，如截止閥、電磁閥等，若出現(xiàn)閥芯卡死、密封不嚴(yán)等故障，會(huì)導(dǎo)致制冷劑的流量控制失常，影響制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
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排查方法：檢查閥門(mén)的開(kāi)關(guān)是否靈活，有無(wú)泄漏現(xiàn)象。可以通過(guò)測(cè)量閥門(mén)前后的壓力和溫度，判斷閥門(mén)是否正常工作。
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解決措施：維修或更換故障的閥門(mén)，確保閥門(mén)的正常開(kāi)關(guān)和密封性能。
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原因分析：低溫反應(yīng)釜的溫度控制系統(tǒng)包括溫度傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電磁閥、電動(dòng)閥等）等。若溫度傳感器故障，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)的溫度；控制器故障，無(wú)法正確輸出控制信號(hào)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障，無(wú)法根據(jù)控制信號(hào)調(diào)節(jié)制冷劑的流量或壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，都會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)釜溫度無(wú)法達(dá)到設(shè)定值。
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排查方法：檢查溫度傳感器的接線是否牢固，測(cè)量傳感器的阻值是否正常。對(duì)控制器進(jìn)行校準(zhǔn)，檢查控制器的輸出信號(hào)是否正確。測(cè)試執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是否靈活，能否根據(jù)控制信號(hào)正常工作。
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解決措施：更換損壞的溫度傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn)，確保溫度控制準(zhǔn)確可靠。
三、排查步驟總結(jié)
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初步觀察：觀察低溫反應(yīng)釜的運(yùn)行狀態(tài)，包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置等部件的外觀，有無(wú)異常結(jié)霜、漏油、異響等現(xiàn)象。查看儀表盤(pán)上的壓力、溫度等參數(shù)，與正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。
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檢測(cè)壓力和溫度：使用壓力表和溫度計(jì)測(cè)量制冷系統(tǒng)各部件的壓力和溫度，如壓縮機(jī)的吸氣壓力和排氣壓力、冷凝器的進(jìn)出口溫度、蒸發(fā)器的進(jìn)出口溫度、膨脹閥前后的壓力和溫度等，判斷各部件的工作是否正常。
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檢漏操作：對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行檢漏，查找是否存在制冷劑泄漏點(diǎn)?？刹捎梅试硭畽z漏、鹵素檢漏儀檢漏等方法，重點(diǎn)檢查管道接口、閥門(mén)、焊接處等容易泄漏的部位。
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檢查電氣系統(tǒng)：檢查壓縮機(jī)電機(jī)、冷卻風(fēng)扇電機(jī)、膨脹閥線圈、溫度傳感器、控制器等電氣部件的接線是否牢固，電源電壓是否穩(wěn)定，電機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，控制器是否正常工作。
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分析故障原因：根據(jù)觀察和檢測(cè)到的現(xiàn)象，結(jié)合制冷系統(tǒng)的工作原理，分析可能存在的故障原因，逐一排除不可能的因素，確定終的故障點(diǎn)。
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采取解決措施：針對(duì)確定的故障點(diǎn)，采取相應(yīng)的解決措施，如更換損壞的部件、清洗臟污的部件、調(diào)節(jié)膨脹閥的開(kāi)度、充注或放出適量的制冷劑等。
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調(diào)試和驗(yàn)證：解決故障后，對(duì)低溫反應(yīng)釜進(jìn)行調(diào)試，觀察其運(yùn)行狀態(tài)和溫度控制情況，確保反應(yīng)釜能夠達(dá)到并維持設(shè)定溫度。
四、結(jié)論
低溫反應(yīng)釜無(wú)法達(dá)到設(shè)定溫度的原因可能涉及制冷系統(tǒng)的多個(gè)部件和環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、制冷劑等關(guān)鍵部件的詳細(xì)排查，結(jié)合壓力、溫度檢測(cè)和檢漏等操作，可以準(zhǔn)確找出制冷系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題。在實(shí)際工作中，應(yīng)定期對(duì)低溫反應(yīng)釜的制冷系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，如定期清洗冷凝器、更換潤(rùn)滑油、檢查制冷劑充注量等，以提高制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率，確保低溫反應(yīng)釜的正常使用。同時(shí)，操作人員應(yīng)熟悉制冷系統(tǒng)的工作原理和故障排查方法，以便在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行處理，減少生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)的損失。
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