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艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司(德國IKA/艾卡)

德國IKA®艾卡前處理應(yīng)用技巧系列之控溫

時(shí)間:2014-2-14 閱讀:656
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作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)里zui常見的身影---磁力攪拌器,相信大家都非常熟悉,一般的磁力攪拌器具有攪拌和加熱兩個作用,攪拌可以使反應(yīng)物混合均勻,使溫度均一,加熱可以加快反應(yīng)速度,或者蒸發(fā)速度,縮短反應(yīng)時(shí)間,由于其方便性及通用性,深受實(shí)驗(yàn)者的喜愛。

然而,在實(shí)際應(yīng)用里,客戶經(jīng)常發(fā)現(xiàn)儀器控溫不準(zhǔn)的現(xiàn)象,可以表現(xiàn)為在快速升溫過程中樣品溫度過沖,即超出所設(shè)定的控制溫度,或者整個控溫過程中樣品溫度時(shí)高時(shí)低,控溫偏差較大,又或者實(shí)際溫度達(dá)不到設(shè)定溫度。

 

德國IKA®艾卡觀點(diǎn)及應(yīng)用推薦:

經(jīng)驗(yàn)證明,樣品介質(zhì)能達(dá)到的控溫精度除了硬件要素,即儀器性能外,還取決于盤面溫度、容器材質(zhì)、溶液容量、溶液熱容性、攪拌速度、環(huán)境溫度、氣流等。為此,IKA應(yīng)用中心根據(jù)上述影響控溫精度的關(guān)鍵要素進(jìn)行了一系列的測試。

一、硬件方面-推薦帶PID控溫技術(shù)的磁力攪拌器

IKA®為用戶提供品種豐富的磁力攪拌器產(chǎn)品組合,在熱處理技術(shù)上,出色的溫度控制PID控溫技術(shù),可有效保證對樣品的控溫性。

PID代表比例-積分-微分,是基于錯誤信號生成控制信號的三個控制條件。在一些應(yīng)用中僅需要運(yùn)用一或兩個條件來生成適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)控制。P (比例)控制可以提供穩(wěn)定的處理溫度但時(shí)常也會有在設(shè)定溫度和實(shí)際溫度之間產(chǎn)生誤差的情況。I (積分)控制顯示系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差并將消除設(shè)定溫度和實(shí)際測得溫度之間的誤差。對很多應(yīng)用而言,P + I控制以其良好的穩(wěn)定性和達(dá)到設(shè)定溫度的準(zhǔn)確性就已經(jīng)可以滿足應(yīng)用需求了。D(微分)控制通常用于快速變化過程輸出的處理。

例如,你對某一液體樣品加熱到設(shè)定溫度后停止加熱。如果樣品溫度慢慢降低,PI控制會立即產(chǎn)生作用對樣品輕微加熱。這樣看來似乎樣品的溫度不會產(chǎn)生任何波動,但實(shí)際上控制器可以感應(yīng)到這些輕微的溫度波動。如果你往樣品中加入冰水,溫度變化會非常迅速。D 控制將會對這些快速的溫度作出響應(yīng)直到樣品溫度達(dá)到設(shè)定值。因此,樣品設(shè)定溫度將不會產(chǎn)生太大的偏差且zui終的微調(diào)是通過 PI 控制來實(shí)現(xiàn)的。由此可見,通過P , I D 三個控制條件的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)快速控溫。

 

 

IKA®可提供的帶PID控溫,性可高達(dá)±0.5℃,該產(chǎn)品系列有:

 

二、容器材質(zhì)方面-根據(jù)具體應(yīng)用條件選擇合適容器

目前市面上普遍使用較多的加熱容器有玻璃和不銹鋼兩種,下圖示例是分別測試這兩種不同材質(zhì)的容器的效果。

注:以上測試均在同等環(huán)境、設(shè)置條件下測定。

從上述效果圖可清晰看到,使用不銹鋼浴鍋加熱,同樣的儀器功率和測試條件下,導(dǎo)熱介質(zhì)zui高溫度比玻璃容器可達(dá)到更高的溫度,另外在加熱溫升過程中,使用不銹鋼浴鍋的升溫速率更快,而玻璃容器的升溫速率較慢,但這樣卻不容易造成溫沖的現(xiàn)象,應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用選擇合適的加熱容器。

IKA®可提供的多種浴鍋以適用客戶不同的應(yīng)用:

三、加熱介質(zhì)-推薦低粘度硅油控溫

一般磁力攪拌器的加熱介質(zhì)有水和導(dǎo)熱油,而化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里使用硅油較為常見,由于其具有抗熱裂化和化學(xué)氧化的性能,傳熱效率好,散熱快,熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種有控溫需求的儀器上。

而市售的硅油,化學(xué)名稱聚二甲基硅氧烷,是一種無色透明的新型合成高分子材料,有多種不同的粘度(5cps800cps),從極易流動的液體到稠厚的半固態(tài)物都有,并可在-50℃~+200℃下長期使用,如果用于磁力攪拌器的控溫,為達(dá)到控溫的效果,應(yīng)該選擇哪種粘度的硅油更合適呢?下面是我們根據(jù)不同粘度的硅油所做的測試。

注:以上測試均在同等環(huán)境、設(shè)置條件下測定。

從控溫效果圖可以看出,低粘度的硅油控溫效果非常理想,這是因?yàn)榈驼扯鹊墓栌土鲃有愿?,更有利于溫度均一性。如使用過高粘度的硅油,在溫升過程中可能會導(dǎo)致一定的溫沖,并且在后期溫度穩(wěn)定過程中,控溫偏差相對來說比低粘硅油大。

 

四、攪拌速度-推薦IKAPTFE磁力攪拌子攪拌,增強(qiáng)控溫流體溫度傳遞

下圖為在帶攪拌和不帶攪拌的條件下進(jìn)行的測定。

注:以上測試均在同等環(huán)境、設(shè)置條件下測定。

從控溫效果圖可以看出,充足的攪拌是實(shí)現(xiàn)控溫的有效途徑。如沒有足夠的攪拌狀態(tài)下,在溫升過程中可能會導(dǎo)致一定的溫沖,并且在后期溫度穩(wěn)定過程中,控溫偏差相對來說比有充足攪拌的大。

IKA®可根據(jù)客戶不同類型的容器或應(yīng)用提供多種選擇的磁力攪拌子,詳情見www.ika.cn.

 

 

綜上所述,為更好地實(shí)現(xiàn)對加熱介質(zhì)控溫,在充分?jǐn)嚢钘l件下,選擇流動性能好的導(dǎo)熱介質(zhì),配合IKA® PID技術(shù)控溫,為你實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,可靠性保駕護(hù)航。

 

更多關(guān)于德國IKA艾卡磁力攪拌的產(chǎn)品,請瀏覽我司:www.ika.cn,或關(guān)注IKA-China平臺。

 

 

關(guān)于 IKA® ( www.ika.cn )

IKA 集團(tuán)是實(shí)驗(yàn)室前處理、量熱分析和混合分散工業(yè)技術(shù)的市場。磁力攪拌器、頂置式攪拌器、分散均質(zhì)機(jī)、混勻器、恒溫?fù)u床、研磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、加熱板、恒溫循環(huán)器、量熱儀、實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜等相關(guān)產(chǎn)品構(gòu)成了IKA實(shí)驗(yàn)室分析的產(chǎn)品線;而工業(yè)技術(shù)主要包括用于規(guī)模生產(chǎn)的混合設(shè)備、分散乳化設(shè)備、捏合設(shè)備、以及從中試到擴(kuò)大生產(chǎn)的整套解決方案。集團(tuán)總部位于德國南部的Staufen,在美國、中國、印度、馬來西亞、日本、巴西、韓國等國家都設(shè)有分公司。

IKA成立于1910年,IKA集團(tuán)現(xiàn)在可以自豪地回顧過去100年的歷史。

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