冷却循环系统通过将二氧化碳（CO2）主动冷却至稳定的液态，然后再进入泵送阶段，从而成为超临界流体萃取（SFE）中高压泵的关键保护装置。没有这种液化，系统就无法达到产生高压所需的流体密度，从而导致机械故障和工艺不稳定。
核心要点：高压泵通常无法有效地泵送气体。冷水机的唯一目的是将CO2转化为液体，以防止“气体锁定”，从而使泵能够建立最终在萃取容器中达到超临界状态所需的极端压力。
CO2输送的机械原理
相变之必要性
CO2通常以气体或气液混合物的形式从储罐进入系统。然而，SFE中使用的压力泵设计用于输送不可压缩的液体，而不是可压缩的气体。
防止气体锁定
如果CO2以气体的形式进入泵头，泵柱塞将仅仅压缩和解压缩气体，而不会将其向前输送。
这种现象被称为“气体锁定”。它会导致零流量，这意味着无论泵工作多努力，系统都无法建立压力。
确保输送效率
通过将CO2冷却成液体，冷水机确保流体具有一致的高密度。
这使得泵在每次冲程时都能“抓住”特定体积的流体，从而确保向系统稳定且可测量的流量。
建立超临界条件
高压的基础
萃取过程要求CO2最终在萃取容器内部达到超临界状态（高压和特定温度）。
冷水机通过提供稳定的液体流，使泵能够有效地加压，从而为这一过程提供了必要的基础。
热调节与稳定性
虽然容器被加热以达到超临界状态，但入口必须保持低温。
冷却系统创建一个热屏障，确保来自泵摩擦或下游工艺的热量不会向后蔓延并使进入的CO2汽化。
操作风险与权衡
气蚀风险
如果冷却能力不足，液态CO2可能会在泵头内沸腾或“闪蒸”成气泡。
这些气泡的快速破裂（气蚀）会产生冲击波，腐蚀金属表面并损坏泵密封件，导致昂贵的维修。
萃取收率不一致
温度波动的冷水机会导致进入泵的CO2密度波动。
这会导致质量流量变化，使得无法复制萃取参数或在不同批次之间获得一致的收率。
根据您的目标做出正确选择
为了优化您的SFE工艺，请关注泵头处温度的具体作用：
- 如果您的主要关注点是设备寿命：确保您的冷水机功率足够，能够将过冷度保持在CO2沸点以下，以防止气蚀损坏泵密封件。
- 如果您的主要关注点是工艺可重复性：优先选择具有精确热稳定性的冷水机，以保持CO2密度恒定，确保每次运行的质量流量保持不变。
稳定的液体进料是成功进行超临界萃取的不可或缺的前提。
总结表：
| 特征 | 在SFE过程中的功能 | 缺少冷水机的影响 |
|---|---|---|
| 相变 | 将气态CO2转化为不可压缩的液体 | 泵无法输送气体，导致零流量 |
| 压力稳定性 | 使泵能够建立超临界压力 | 系统无法达到所需的萃取密度 |
| 气蚀预防 | 过冷液体以防止蒸汽气泡的形成 | 冲击波损坏泵柱塞和密封件 |
| 流量一致性 | 保持恒定的CO2密度以实现质量流量 | 萃取收率波动且可重复性差 |
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