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關于加熱型磁力攪拌器加熱問題的探討
點擊次數(shù)：1836 發(fā)布時間：2020-12-10
加熱型磁力攪拌器主要應用于化學合成、分析化學和生命科學領域。對于加熱功能，客戶往往比較關注的加熱速度、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)、不同體積的應用，這對矛盾顯得更加難以平衡。為了能夠適應更多客戶不同應用的需求，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?次達到目標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溫度附近非常小的震蕩（如圖1所示），這也必然導致了這類產(chǎn)品在同時追求加熱速度和控制溫度過沖時，無法達到十分完美的標準。
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，進行加熱實驗，所得實驗結果如圖2-4所示。
圖2
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圖3
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圖4
由實驗結果可以看出：
與水相比，同樣實驗條件下，使用硅油作為被加熱介質(zhì)到達目標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。
目標溫度分別設置在40℃和80℃的情況下，使用硅油作為加熱介質(zhì)達到目標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，當溫度達到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，達到目標溫度所需時間越短，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格要求控制Number One?次溫度過沖，建議用戶在應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）將加熱溫度設置為低于目標溫度約10℃左右，待溫度穩(wěn)定后，再將設置溫度逐漸調(diào)至所需的目標溫度值。
而對于另一部分研究人員要求快速達到目標溫度，并不計較Number One次溫度過沖時，建議用戶在應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）將設置溫度值設置高于目標值，待被加熱介質(zhì)接近目標溫度時，降低設置溫度到目標值。
另外，為了達到的熱傳遞效果，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。