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关于加热型磁力搅拌器加热问题的探讨

更新时间:2021-08-26        阅读:1668

加热型磁力搅拌器主要应用于化学合成、分析化学和生命科学领域。对于加热功能, 客户往往比较关注的加热速度、控制温度过冲和维持温度稳定性的能力,但加热速度和 控制温度过冲是一对不可调和的矛盾,尤其是在开放的环境中针对不同介质、不同体积 的应用,这对矛盾显得更加难以平衡。为了能够适应更多客户不同应用的需求,该类产品生产商都采用了类似的折中的控制方法------允许di 一次达到目标温度时有一定程度的温度过冲,之后不再允许有任何大幅度温度过冲,并且尽快形成只在目标温 度附近非常小的震荡(如图 1 所示),这也必然导致了这类产品在同时追求加热速度和 控制温度过冲时,无法达到十分满意的标准。

图 1 温度控制示意图

针对大龙仪器的此类产品,我们分别利用水和硅油作为被加热介质,在同一温度条件下,进行加热实验,所得实验结果如图 2-4 所示。

图 2

图 3

图 4

由实验结果可以看出:

与水相比,同样实验条件下,使用硅油作为被加热介质到达目标温度所需的时间较短,过冲温度较大,这是因为水的比热容(4.2 x 103 J/Kg)大于硅油的比热容(20℃时,硅油比热容为 2.49 x 103 J/Kg),在吸收相同热量的情况下,比热容较小的物质散热慢,温升较快,升温幅度较大。

目标温度分别设置在 40℃和 80℃的情况下,使用硅油作为加热介质达到目标温度所需时间差较小,而使用水作为加热介质所需时间差较大,这是因为随着温度的升高,硅油的比热容还会变小,当温度达到 100℃,硅油的比热容降低至 1.63 x 103 J/Kg),而水的比热容基本不变,相同加热条件下,比热容越小的被加热介质,升温越快。

同样的实验条件下,分别利用两种体积的水和两种体积的硅油作为加热介质,体积越小,达到目标温度所需时间越短,温度过冲越大。

一般情况下,环境温度、容器表面积/体积、被加热介质比热容、室内气流大小、目标温度与外环境温差等都会对加热速度、控制温度过冲和维持温度稳定性产生影响,因此,对于部分研究人员严格要求控制di 一次温度过冲,建议用户在应用中可以采用以下两种方式:(1)待被加热介质温度稳定后放置样品;(2)将加热温度设置为低于目标温度约 10℃左右,待温度稳定后,再将设置温度逐渐调至所需的目标温度值。

而对于另一部分研究人员要求快速达到目标温度,并不计较di 一次温度过冲时,建议用户在应用中采用另外两种方式:(1)在加热过程中采用一些保温措施,如加上盖子等;(2)将设置温度值设置高于目标值,待被加热介质接近目标温度时,降低设置 温度到目标值。

另外,为了达到的热传递效果,建议用户:(1)尽量使用与仪器盘面尺寸大小相近的容器;(2)尽量保证容器底面与加热盘面完全贴合。



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