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技術(shù)文章

關(guān)于加熱型磁力攪拌器加熱問題的探討

閱讀:1840          發(fā)布時間:2020-10-9

加熱型磁力攪拌器主要應(yīng)用于化學(xué)合成、分析化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域。對于加熱功能,客戶往往比較關(guān)注的加熱速度、控制溫度過沖和維持溫度穩(wěn)定性的能力,但加熱速度和控制溫度過沖是一對不可調(diào)和的矛盾,尤其是在開放的環(huán)境中針對不同介質(zhì)、不同體積的應(yīng)用,這對矛盾顯得更加難以平衡。為了能夠適應(yīng)更多客戶不同應(yīng)用的需求,該類產(chǎn)品生產(chǎn)商都采用了類似的折中的控制方法------允許第壹次達(dá)到目標(biāo)溫度時有一定程度的溫度過沖,之后不再允許有任何大幅度溫度過沖,并且盡快形成只在目標(biāo)溫度附近非常小的震蕩(如圖1所示),這也必然導(dǎo)致了這類產(chǎn)品在同時追求加熱速度和控制溫度過沖時,無法達(dá)到十分完美的標(biāo)準(zhǔn)。

圖1溫度控制示意圖

針對大龍儀器的此類產(chǎn)品,我們分別利用水和硅油作為被加熱介質(zhì),在同一溫度條件下,進(jìn)行加熱實驗,所得實驗結(jié)果如圖2-4所示。

圖2

圖3

圖4 

由實驗結(jié)果可以看出:
與水相比,同樣實驗條件下,使用硅油作為被加熱介質(zhì)到達(dá)目標(biāo)溫度所需的時間較短,過沖溫度較大,這是因為水的比熱容(4.2 x 103 J/Kg)大于硅油的比熱容(20℃時,硅油比熱容為2.49 x 103 J/Kg),在吸收相同熱量的情況下,比熱容較小的物質(zhì)散熱慢,溫升較快,升溫幅度較大。
目標(biāo)溫度分別設(shè)置在40℃和80℃的情況下,使用硅油作為加熱介質(zhì)達(dá)到目標(biāo)溫度所需時間差較小,而使用水作為加熱介質(zhì)所需時間差較大,這是因為隨著溫度的升高,硅油的比熱容還會變小,當(dāng)溫度達(dá)到100℃,硅油的比熱容降低至1.63 x 103 J/Kg),而水的比熱容基本不變,相同加熱條件下,比熱容越小的被加熱介質(zhì),升溫越快。
同樣的實驗條件下,分別利用兩種體積的水和兩種體積的硅油作為加熱介質(zhì),體積越小,達(dá)到目標(biāo)溫度所需時間越短,溫度過沖越大。
一般情況下,環(huán)境溫度、容器表面積/體積、被加熱介質(zhì)比熱容、室內(nèi)氣流大小、目標(biāo)溫度與外環(huán)境溫差等都會對加熱速度、控制溫度過沖和維持溫度穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,因此,對于部分研究人員嚴(yán)格要求控制第壹次溫度過沖,建議用戶在應(yīng)用中可以采用以下兩種方式:(1)待被加熱介質(zhì)溫度穩(wěn)定后放置樣品;(2)將加熱溫度設(shè)置為低于目標(biāo)溫度約10℃左右,待溫度穩(wěn)定后,再將設(shè)置溫度逐漸調(diào)至所需的目標(biāo)溫度值。
而對于另一部分研究人員要求快速達(dá)到目標(biāo)溫度,并不計較第壹次溫度過沖時,建議用戶在應(yīng)用中采用另外兩種方式:(1)在加熱過程中采用一些保溫措施,如加上蓋子等;(2)將設(shè)置溫度值設(shè)置高于目標(biāo)值,待被加熱介質(zhì)接近目標(biāo)溫度時,降低設(shè)置溫度到目標(biāo)值。
另外,為了達(dá)到Best的熱傳遞效果,建議用戶:(1)盡量使用與儀器盤面尺寸大小相近的容器;(2)盡量保證容器底面與加熱盤面*貼合。

 

 

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