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无热滞新型恒温水浴的研制

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-05-08 14:45【
测定物质的物理和化学性质, 如折射率、粘度、蒸气压、表面张力、化学反应速率常数等都须控制在恒温条件下进行,还有研究一些生物蛋白质的化学反应机理也必须有严格的恒温环境.目前, 广泛使用的恒温水浴装置大都是用铠装电热丝为加热源 ,以水为传热介质 ,这样不可避免地导致对于温度控制的滞前或滞后,无法满足对恒温精度要求较高的科研和实验对温度的精确控制.本文提出以第二类导体(电解质溶液)作为热源,力求从根本上解决“热滞”对控温灵敏度的影响,并且把恒温区和工作区合为一体 ,提高恒温装置的有效工作容积,降低能耗,为恒温装置的研发开辟了新的途径。

1 实验
1 .1 仪器
数显贝克曼温度计,温度传感器,LU—902K型位式调节仪,接点水银温度计,浴槽(自制), 磁力搅拌器(自制),温度控制器(自制),低压交流电源(自制),电压表。

1 .2 试剂
NaCl, Na2SO4等。

1 .3 恒温装置构造
恒温装置由自制的温度控制器和浴槽两大模块组成,为分体式结构.根据不同需要,可以更换容积大小不同的浴槽.浴槽用耐热绝缘材料制成,内置耐腐蚀金属板(如不锈钢板)作为电极,电极板相对平行排列.恒温装置之所以能恒温,主要依靠温度控制器使其保持热平衡 ,故温控器是其核心部分,温度控制部分由低压交流电源、磁力搅拌和恒温控制三大部分构成.低压交流电源主要供给浴槽电极36V安全电压;磁力搅拌可对浴液或实验样品进行无级变速搅拌;恒温控制主要由LU—902K型位式调节仪完成,浴槽内放入一定浓度的电解质溶液 ,将温度传感器固定在浴槽上,使传感器插入浴液中.当浴液温度低于设定值时,电极板通电加热,浴液温度上升;当浴液温度超过设定值时则停止加热,从而实现浴液温度的恒定不变。
 
2 影响控温灵敏度的因素
恒温控制的温度有一定的波动范围, 波动范围越小,控温灵敏度越高 .灵敏度是衡量恒温装置优劣的主要标志,它与环境温度、恒温控制器灵敏度、控温区间、电解质浓度等因素有关 .经实验测试, 作为强电解质的碱金属氯化物、硫酸盐等在电极表面均不发生任何电化学反应 .而影响控温灵敏度的重要因素是表现为电解质溶液浓度的加热功率.以Na2SO4溶液作为加热体,当环境温度为22℃时,在固定电极面积、极间距离和极间交流电压的条件下,设定温度为60℃,待温度恒定后每隔2min测定一次温度,以测定不同浓度Na2SO4电解质溶液的控温效果,电解质溶液浓度越大 ,即单位体积溶液的发热功率也越大.在恒温阶段,电解质溶液的浓度太高或太低会导致控温的正偏差或负偏差.由实验结果可知 ,在固定其他条件的前提下,在60℃的控温区间里0.01mol/LNa2SO4溶液控温灵敏度最好。

3 结论
采用第二类导体作为恒温水浴的加热源,可以提高控温灵敏度,消除“热滞”对其影响;由于使用非金属材质浴槽,可增加无级变速磁力搅拌功能,并且浴槽容积可以方便更换,空间利用率高,节约能源.以0.01mol/LNa2SO4电解质溶液为加热体兼传热介质, Pt100为温度传感器 ,极间交流电压36V , 可使控温灵敏度达到±0.02℃。