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實驗室常用加熱設備,這些使用方法和注意事項你知道嗎?

文章來源: 檢驗檢測學習圈 日期:2022-07-21

加熱儀器是實驗室的常用儀器,實驗室的加熱設備有多種,如電爐、電熱板、加熱套、水浴鍋等等,但是如此眾多的加熱設備,其中一定會有你需要的吧?

今天小編就和大家著重介紹一下各設備的結構、性能和使用方法與注意事項,趕緊做好筆記吧。

電爐

電爐同煤氣燈一樣,是化驗室中常用的加熱設備。電爐主要是靠一條電阻絲(常用的為鎳鉻合金絲)通上電流產生熱量的,這條電阻絲常稱為電爐絲。

另有一種能調節不同發熱量的電爐,常稱為“萬用電爐”。

其外形如圖1 所示。爐盤在上方,爐盤下裝有一個單刀多位開關,開關上有幾個接觸點,每兩個接觸點間裝有一段附加電阻,附加電阻是用多節瓷管套起來的,避免相互接觸和跟電爐外殼接觸而發生短路或漏電傷人。借滑動金屬片的轉動來改變和爐絲串聯的附加電阻的大小,以調節通過爐絲的電流強度,達到調節電爐發熱量的目的。
萬用電爐的線路如圖2 所示



圖1 萬用電爐


  當金屬滑動片2處在斷電點3時,電路不通,電爐處于關閉位置。當金屬片轉至接觸點4時,全部附加電阻與爐絲串聯,這時總電阻最大,通過的電流最小,所以爐絲放出熱量最少。當金屬片轉至接觸點5時,附加電阻減少一半,電流強度中等,電爐放出熱量也是中等。當金屬片轉至接觸點8時,附加電阻為零,電流強度達到最大,電爐放出熱量也最大。

如果化驗室中沒有萬用電爐,也可以將普通電爐接上功率相當或比它大的自耦調壓器。調節輸出電壓,這樣可以任意改變電流強度,亦即可任意改變電爐的發熱量,比萬用電爐更方便。


圖2 萬用電爐線路示意圖


1-調溫旋鈕;2-金屬滑動片;3-斷電點;4-接線柱(也是金屬滑動片接觸點);5-中點接線柱;6-附加電阻;7-電爐絲;8-接觸點。

電熱板和電加熱套

電熱板實際上就是一個封閉式的電爐,一般外形為長方形或者圓形,可調節溫度,板上可同時放置比較多的加熱物體,而且沒有明火。電熱板是最近10年來,被國內實驗室所認可和接受的一種常規消解設備。電熱板控溫好、穩定性高、安全性強,可很大程度上幫實驗人員解決電爐消解所面臨的一些問題。但是電熱板也存在一些缺點:能耗大、熱能利用率低、加熱的有效面積小、處理樣品量有限、實驗結果的均一性不強。


電熱板示意圖

電加熱套是加熱圓底燒瓶進行蒸餾的專用設備,外殼做成半球形,內部由電熱絲、絕緣材料和絕熱材料等組成,根據燒瓶大小選用合適的電加熱套,使用時常連接自耦調壓器,以調節所需溫度。


電熱套示意圖

電爐、電熱板和電加熱套使用注意事項

(1)電源電壓應和電爐、電熱板和電加熱套本身規定的電壓相符。

(2)加熱容器是玻璃制品或金屬制品時,電爐上應墊上石棉網,以防受熱不勻導致玻璃器皿破裂和金屬容器觸及電爐絲引起短路和觸電事故。

(3)使用電爐、電熱板和電加熱套的連續工作時間不宜過長,以免影響其使用壽命。

   (4)電爐凹槽中要經常保持清潔,及時清除灼燒焦糊物(清除時必須斷電),保持爐絲導電良好。電爐和電加熱套內防止液體濺落導致漏電或影響其使用壽命。

消化爐

消化爐采用井式電加熱方式,使樣品在井式電加熱爐內加熱取得較佳熱效應,縮短樣品消化煮解時間,從而提高了蛋白質等有機物質含量測定的檢測速度。加熱體(模塊)采用紅外石英管,耐強酸強堿,防爆裂,壽命長,符合CE標準。特點是消化管受熱面積大、溫差小,樣品消化一致性好,熱效率高,有利于樣品的消煮。控溫采用數顯控溫儀,控溫準,升溫快。同時消化管內溢出的SO2等有害氣體,通過消化爐上的排污收集管經抽濾泵排入下水道,有效地抑制有害氣體的外逸。


消化爐示意圖
 

樣品的消化步驟
 

稱取經粉碎通過40~60目/寸的試樣0.3~1g,無損地放入已洗凈烘干的消化管內,加水、催化劑和10mL硫酸。

1、將消化管分別放入各個消化架的各個孔內,然后置于消化器上,放上已裝好密封圈的排污管。

2、打開抽氣三通進水(自來水),使抽氣三通處于吸氣狀態。

3、再接通電源,打開各自控制開關,轉動電位器,調節指示電壓為220V,使其快速消化。

4、在消化初始階段,需注意觀察,防止試樣因急速加熱而飛濺(緩解方法:可在消化至飛濺時關機5 min后再開機繼續加熱)。

5、消化結束后,消化管及排污管和整個拖架一起移到冷卻架上進行冷卻。注意:在冷卻過程中,排污管必須保持吸氣狀態(千萬不能將消化管放入水中冷卻)。

6、防止廢氣逸出。

7、儀器使用結束后,填寫使用與維護記錄。

消化爐的維護與保養

1、消化爐的加熱溫度不可超過500℃,防止儀器發生損壞。

2、消化爐在使用過程中,出現不正常現象時,應及時關閉電源,檢查故障原因。

3、在沒有專業維修工程師在場的情況下,不得私自拆卸消化爐。

4、消化爐的維修及保養需填寫記錄。

馬弗爐

也稱高溫電爐,常用于稱量分析中灼燒沉淀、測定灰分等工作。

熱力絲結構的馬弗爐,最高使用溫度為950℃ ,短時間可以用到1000℃。硅碳棒式馬弗爐的發熱元件是爐內的硅碳棒,最高使用溫度為1350℃,常用工作溫度為1300℃。馬弗爐根據使用需求又分為固定溫度升溫和程序溫度升溫兩種類型。

馬弗爐的爐膛是由耐高溫而無漲縮碎裂的氧化硅結合體制成的。爐膛內外壁之間有空槽,爐絲串在空槽中,爐膛四周都有爐絲,如圖所示。所以,通電以后,整個爐膛周圍被均勻加熱而產生高溫。

爐膛形狀

硅碳棒式馬弗爐,發熱元件硅碳棒(一般配鉑-鉑銠熱電偶)分布在爐膛兩側。電阻絲式馬弗爐一般配鎳鉻-鎳鋁熱電偶。

硅碳棒式馬弗爐爐膛的外圍包覆耐火磚、耐火土、石棉板等,以減少熱量的損失。外殼包上帶角鐵的骨架和鐵皮,爐門用耐火磚制成,中間開一個小孔,嵌一塊透明的云母片,以觀察爐內升溫情況。當爐膛內呈暗紅色時,為600℃左右;達到深桃紅色時,為800℃左右;淺桃紅色時,為1000℃左右。

 

馬弗爐使用方法

爐內的溫度控制目前普遍采用溫度控制器。溫度控制器主要是由一塊毫伏表和一個繼電器組成,連接一支相匹配的熱電偶進行溫度控制,其接線如圖所示。

熱電偶裝在瓷管中并從馬弗爐的后部中間小孔伸進爐膛內。熱電偶隨著爐溫不同產生不同的電勢,電勢的大小直接用溫度數值在控制器表頭上顯示出來。當指示溫度的指針(上指針)慢慢上升與事先調好的控制溫度指針(下指針)相遇時,繼電器立即動作切斷電路,停止加熱。當溫度下降上下指針分開時,繼電器又使電路重新接通,電爐又繼續加熱。如此反復動作,就可達到自動控溫目的。一般在灼燒前,將控溫指針撥到預定溫度的位置,從到達預定溫度時計算灼燒時間。


溫度控制器接線示意圖溫度控制器接線示意圖

熱電偶工作的原理是:用兩條不同金屬的導線連成一個閉合電路,在其中一個接點加熱,另一接點處于不加熱(冷點)狀態,由于不同金屬中的電子濃度和運動速度不同,就產生了電子擴散現象,在閉合電路中就形成了電流,產生了溫差電動勢。這兩種不同金屬所接成的電路稱為熱電偶。把一個毫伏表接在熱電偶兩端用以測量溫差電動勢的大小,冷點和熱點溫差越大,毫伏數越大。毫伏表上的刻度按照所配用的熱電偶的特性劃成相應的溫度數值,可以直接讀出溫度值。

 

馬弗爐使用注意事項

1、馬弗爐必須放置在穩固的水泥臺上,將熱電偶棒從馬弗爐背后的小孔插入爐膛內,將熱電偶的專用導線接至溫度控制器的接線柱上。注意正、負極不要接錯,以免溫度指針反向而損壞。

2、查明電爐所需電源電壓,配置功率合適的插頭、插座和保險絲,并接好地線,避免危險。爐前地上應鋪一塊厚膠皮布,這樣操作時較安全。

3、灼燒完畢后,應先拉下電閘,切斷電源。但不應立即打開爐門,以免爐膛驟然受冷碎裂。一般可先開一條小縫,讓其降溫快些,最后用長柄坩堝鉗取出被燒物件。

4、馬弗爐在使用時,要經常照看,防止自控失靈,造成電爐絲燒斷等事故。晚間無人值守時,切勿啟用馬弗爐。

5、爐膛內要保持清潔,爐子周圍不要堆放易燃易爆物品。

6、馬弗爐不用時,應切斷電源,并將爐門關好,防止耐火材料受潮氣侵蝕。

電熱恒溫水(油)浴鍋
電熱恒溫水(油)浴鍋常作蒸發和恒溫加熱用,有單孔和多孔的。常作蒸發和恒溫加熱用,有單孔和多孔的。

電熱恒溫水浴鍋一般都采用水槽式結構。分內外兩層,內層用鋁板或不銹鋼板制成內膽。膽內底部設有電熱管和托架。電熱管是銅質管,管內裝有電爐絲并用絕緣材料包裹,有導線連接溫度控制器。外殼用薄鋼板制成,外殼與內膽之間填充石棉等絕熱材料。溫度控制器的全部電器部件均裝在水浴鍋右側的電器箱內,控制器所帶的感溫管則插在內膽中。電器箱表面顯示和操作面板。水浴鍋左下側有放水閥門。

 

電熱恒溫水浴鍋

水浴鍋用電熱加溫。電源電壓為220V。水浴鍋恒溫范圍為37~100℃(需高于室溫3℃),溫差為±1℃。油浴鍋和水浴鍋構造相似,只是把加熱介質由水變成了油。恒溫油浴鍋在實驗室中應用非常廣泛,是一種必備的高溫恒溫設備,它是采用高溫加熱管對導熱油進行加熱,再通過精密的溫控儀表對溫度進行精確的控制。油浴鍋所使用的油,要根據溫度和實驗要求來定。

溫度低的用甘油,高的用棉籽油,一般情況下恒溫油浴鍋常用的油有:油NO. 1、油NO. 2、橄欖油、棉籽油、石蠟油、麻油、機油、變壓器油。這些油中橄欖油、棉籽油、麻油的閃點都在300℃左右,所以如果要進行高溫試驗,推薦使用這幾種油,否則當達到油的著火點時,會非常危險。

 

使用方法及注意事項

1、水浴鍋的使用方法

(1)關閉放水閥門,將水浴鍋內注入清水(最好用純水)至適當的深度,一般不超過水浴鍋容量的三分之二。

(2)將電源插頭接在插座上,并在插座的粗孔安裝地線。

(3)開啟電源開關接通電源,調節調溫控制按鈕至設定溫度。

(4)爐絲加熱后溫度的指數上升到控制的溫度時紅燈熄滅,此后紅燈就不斷熄亮,表示恒溫控制器發生作用。

2、油浴鍋的使用方法

(1)油浴鍋使用時必須先加油于鍋內,再接通電源,數字溫控表顯示實際測量溫度,調節旋鈕開關。

(2)同時觀察讀數至所需溫度值,當設定溫度值超過油溫時,加熱指示燈亮,表明加熱器已開始工作。

(3)當油溫達到所需溫度時,恒溫指示燈亮,加熱指示燈熄。

(4)應注意鍋內油不能使電熱管漏出油面,以免燒壞電熱管,造成漏電現象。

3、水浴鍋的注意事項

(1)切記水位一定保持不低于電熱管,否則將立即燒壞電熱管。

(2)控制箱內部不可受潮,以防漏電和損壞控制器。

(3)使用時應隨時注意水箱是否有滲漏現象。

除了普通的電熱恒溫水浴鍋外,還有些精密試驗用的超級恒溫水浴鍋,它用電動循環泵進行攪拌,并有良好的自動控溫系統,恒溫波動度為±0.05℃。

4、油浴鍋的注意事項

(1)在向油浴鍋內注入液體時,要控制液位,嚴防過量溢出,夏天室內與室外溫度差異大,當實驗溫度達到300℃時,液位應控制在容積的80%左右。

(2)禁止使用可燃性、揮發性高的油,所使用的油,要根據溫度和實驗要求來定。溫度低的用甘油,溫度高的用棉籽油。

(3)油浴鍋不要在換氣差的場所使用,遠離火源、易產生火花地點,以免引發火災。

(4)禁止在無油的情況下空燒,會引起漏電,發生火災,燒壞加熱管。禁止用濕手在濕氣過多的地方進行操作,有漏電觸電的危險。電源必須使用接地插頭。


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