恒温磁力搅拌器类型与性能比较

[2019/8/12]

恒温磁力搅拌器类型与性能比较

恒温磁力搅拌器作为化学实验基本的实验工具,种类繁多,就形式而言有三大类,热台型,热套型,液浴型;就加热方式而言可分为传导型,辐射型;就适用容器而言,可分为平底型和球底型;不同的形式和加热方式有不同的使用范围和使用性能,选对合适的仪器对于提高实验效率,简化实验装置,以及提高实验质量,保证实验安全都至关重要。

根据市面上在售的众多品牌与种类的恒温磁力搅拌器,归纳总结为以下七类,就使用方式,性能优劣,使用范围,安全性能做一对比。

一、热台型,采用电阻丝作为加热源,金属台板封闭,通过热传导方式加热,这类在市场上非常多,一般适合于烧杯、三角瓶等平底型容器,使用温度范围较宽,一般可达300度左右,热台底部附一磁力搅拌装置,控温传感器置于容器内测量溶液温度,基于热传导的梯度传热特性,溶液温度到达恒温点时,热台温度要远高于恒温点,热量将导致溶液温度继续升高,温冲较大,恒温精度一般在+2度左右;也有不少用户采用这种热台上面放置容器,容器内放置水或者导热油,用于烧瓶等园底容器加热使用,水浴时恒温精度会有所提高,但使用温度只能用于低于100度的实验中;油浴时,测温传感器放于油浴中或溶液中都会有较大的温度偏差和温度波动,主要原因在于导热油温度均匀性较差以及导热率较低,另一方面,当使用温度高于200度时,导热油会冒烟,更高的温度可能会导致导热油聚合失效;还有一种采用辅金属套置于热台上加热的使用方式,因为多了一层传热介质,热传导效果会更差,控温效果也不理想。

二、电热套型,采用电阻丝包裹石棉纤维编织成与烧瓶形状吻合的加热套作为热源,热传导方式加热,使用温度较高,一般可达400度,因为形状固定,这类只能适合单一规格烧瓶使用,电热套底部附一磁力搅拌装置,控温传感器一般置于烧瓶内测温,同样,由于热传导的梯度传热特性,溶液温冲较大,控温精度一般+2度左右。也有用户将传感器置于热套内测温,因为没有均匀的测温点,实际溶液控温精度很差;这类仪器还有一个缺点是防护性能较差,一旦意外撒落液体于加热套内,很可能导致易燃溶液着火或者加热丝烧断。

水浴型,采用电热管作为热源,内置于一容器内,容器内加水,以水作为传热介质,附一磁力搅拌装置,能够达到较好的控温效果,控温一般可以达到+1度以内,这类只能适合温度要求低于100度的实验,另一方面,当使用温度高于80度左右时,水会蒸发较快,需要及时补充。

油浴型,采用电热管作为热源,内置于一容器内,容器内加导热油,以油作为传热介质,反应容器烧瓶置于油浴中,附一磁力搅拌装置,传感器置于油浴或溶液中测温,这类仪器使用范围较水浴温度范围提高不少,一般适用于200度以下实验,但由于导热油传热较差的原因,控温精度一般在+(2---5)度,导热油使用温度高于200度会冒烟,高温可用于250度左右,更高温度可能会使导热油聚合,无法使用,另一方面,这种结构的仪器一般采用加热管内置油锅内,使用中千万不能让加热管露出液面,轻者加热管损坏,重者高温加热管可能会引燃导热油,引起失火事故,相关实验室着火事故大多由此引起。

五、金属加热套型,采用电热管作为热源,将金属电热管内嵌于金属套中,金属套一般做成跟反应容器相吻合的形状,跟电热套型类似,适合固定形状的容器,一台仪器只能使用一种容器,由于金属套导热率高传热均匀适合内置传感器控温,同时也可防护漏液损坏,这类仪器使用性能优于普通电热套型,也优于热台型辅助金属套加热方式,使用温度一般可达到300度左右,恒温精度一般+1度左右;缺点是金属套与烧瓶的吻合度难以统一,不同厂家的烧瓶尺寸不一致,造成使用过程中有的烧瓶无法放入,有的烧瓶放入间隙较大,传热效果较差,只能选用与厂家热套相吻合的烧瓶使用。

红外线加热型,采用红外线作为热源,一般有两类,一种采用平板微晶玻璃隔离,适合平底容器,另一种采用凹面型微晶玻璃套隔离,适合烧瓶类球底容器;由于是辐射传热方式,不需要紧密接触,不受容器容量规格限制,另外,红外线发热有很强的即时性,通电瞬间即可达到很高的温度,热量通过辐射方式及时传递到反应容器,避免了传导热的滞后性,附一磁力搅拌装置,传感器放置于反应容器内,控温精度很高,一般可达+(0.2---0.5)度,使用温度可达350度左右,另一方面,基于微晶玻璃的耐腐蚀性能,可以防护大部分洒落药品的腐蚀,缺点是小容量反应容器使用时,传感器插入反应容器不太方便,还有一些光敏性反应不适合,红外线可能会干扰反应;但总体而言,这类仪器使用性能相较其他几种有明显的优势,尤其是对于凹面加热套型,一机适合多种规格烧瓶,控温精度高,加热均匀,升温迅速,安全防腐。

液态金属浴型,采用电热管作为热源,内嵌于金属容器内,容器内加入低熔点金属作为介质,适合较小容量的园底烧瓶或试管使用,低熔点金属熔点70度,适合70度以上加热反应实验,金属具有良好的导热特性,导热率是导热油的五倍,液态金属与反应容器接触紧密,传热性能良好,液态金属还有一定的磁性,配合磁力搅拌装置更利于传热,控温精度可达+1度;配合内置传感器的金属加热套,可以避免小容量反应容器插入传感器带来的不便,使用温度一般可达350度左右;液态金属沸点800度左右,不存在挥发的问题,但会有缓慢氧化损耗,由于液态金属比重较大,浮力会较大,不适合较大容量反应容器使用,对于250ml以下烧瓶而言使用性能以及安全性大大优于油浴。

综上所述,各种类型的恒温磁力搅拌器各有优缺点,近年来,随着一些生产厂家不断地创新改进,性能优异的新产品不断涌现,化学反应实验将会变得越来越安全、便捷。

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