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關(guān)于加熱型磁力攪拌器加熱問題的探討
點(diǎn)擊次數(shù)：1791 發(fā)布時(shí)間：2020-12-10
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，Global?的該類產(chǎn)品生產(chǎn)商都采用了類似的折中的控制方法------允許Number One?次達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)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(shí)追求加熱速度和控制溫度過沖時(shí)，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(shí)驗(yàn)，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2-4所示。
圖2
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圖3
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圖4
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：
與水相比，同樣實(shí)驗(yàn)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(shí)間較短，過沖溫度較大，這是因?yàn)樗谋葻崛?4.2 x 103 J/Kg)大于硅油的比熱容(20℃時(shí)，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(shí)間差較小，而使用水作為加熱介質(zhì)所需時(shí)間差較大，這是因?yàn)殡S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(shí)驗(yàn)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(shí)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Number One?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(jì)較Number One次溫度過沖時(shí)，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(shí)，降低設(shè)置溫度到目標(biāo)值。
另外，為了達(dá)到的熱傳遞效果，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。