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消化炉热传导介质对消化质量的影响
发布时间:2011-02-09   点击次数:1323次

    消化炉在实验室里是一个耗能大户,且又决定了定氮的质量,一个铝锭或石墨20孔的消化炉功率一般都在3500W左右,(沛欧石英辐射消化炉功率2400W且工作一般都在二个小时以上。如何降低耗能而又满足消化的要求是选择消化炉的要考虑的。目前国内市场上供应的消化炉加热均通过电加热,而热传导通过介质到消化管,所以不同的介质对消化炉的品质和能耗有直接关系,此讨论不同的介质特性,(假设消化炉保温性都是良好的)

铝锭为介质

   优点:铝锭热传导(导热系数可达237W/mK)导热系数高使得样品间温差较小。如果有足够体积的铝锭,就能保障样品温度的稳定性减小温度波动,且即便和硫酸接触便生成密致的硫酸铝层,不会深入铝锭内部,所以铝锭也是很好的防腐的选择

   缺点:铝锭是通过热的接触传导,要温度恒定必须有足够大的体积(薄薄一片铝锭效果较差)电加热产生的可见光和近红外光都没有利用,所以热能利用效率低,能耗较高。

由于铝锭的稳定性和样品间温差较小。受到市场的认可。(加热方式和铝锭的大小都会影响消化炉的质量,在此不做讨论)

石墨为介质

   优点:同体积铝锭价格是石墨的3倍,所以石墨消化炉成本低得明显

   缺点:由于石墨非金属特性即热传导慢导热系数只有129W/m.k,比铝锭237W/m.k低多了。),且石墨导热系数随温度升高而降低,更使得介质上面的消化管温度不一,温差大,容易挂壁,影响消化质量。所以石墨一般在200度以下作为传导介质尚可,毕竟有价格优势,400度以上石墨导热系数明显下降,石墨的缺点明显显现。价格优势的代价是消化质量明显下降,挂壁严重。

红外石英辐射加热

   石英加热元件采用珠光乳白石英管配用电热材料,具有优良可靠的远红外辐射特性,通电后,电阻丝发出的红外光与可见光97%被乳白管所阻挡吸收使石英管壁温度升高产生硅氧键分子振动辐射远红外光波,这样使97%可见光和近红外光可转为远红外辐射。克服了单纯使用透明石英玻璃带来的透过可见和近红外的弊端,从而有效地使电能转化为远红外光波        

    靠热辐射来加热样品,特点是:升温快,样品间温差小、传导极快,温控准确。一般应用于有高要求样品的消化,例:牛奶、食品、饲料、保健品等容易挂壁的样品。例如:有较快的升温和降温速度。程序升温可以根据样品的特点来选择升温曲线,有利高质量样品的消化,从而杜绝样品的挂壁现象、进而使得样品消化效率的大大提高

优点:样品间温差小,由于采用热辐射使得消化管间温差变小。

    温度控制性能优良:由于石英辐射热惯性小,在温控时温度超调小,能使炉温尽快达到目的温度,这是铝锭和石墨介质无法媲美的。

    减低能耗:由于铝锭和石墨通过接触传导,且大量的可见和近红外光不能利用,使得能量浪费,而石英辐射利用了97%的可见和近红外光波转换成远红外光波辐射,电、热能转换效率高。

      由于石英化学特性稳定,即便和硫酸接触不会影响石英的功能,具有高品质的防腐性能,延长电加热丝的使用寿命。而石墨的热惯性大而使得温度超调大,那么电阻丝的表面温度和石墨温差很大,使得电阻丝寿命短,容易断。石英的一定的温度下产生辐射的特性决定了电阻丝表面温度的限定,使得消化管和电阻丝温差很小,电阻丝寿命明显延长。

缺点: 由于珠光乳白石英管加工要求高,且生产成本较高,但由于使用成本很低(相比较铝锭和石墨)从长时间看石英辐射加热性价比很高,用户接受度越来越高。

                             三种介质消化炉比较表

   SKD-20S2

     铝锭介质

      石墨介质

加热功率(W

     2400

    3500左右

      3500左右

升温速度(400度)

     20

     35-40

       35-40

保温功率

50%-80%额定功率

70%-100%额定功率

 70%-100%额定功率

热传导系数           (考察孔间温差)

       光速

    237W/mk

     129W/mk           (随温度升高而下降)

温度均匀性

红外辐射,均匀

      均匀

不均匀(传导温度差)

能耗

  节能约40%

       耗能

       耗能

温控方式

64级程序升温

  直接到目标温度

  直接到目标温度

介质价格/m2

       -----

   4.6万元左右

    2万元左右

温度控制精度

 ,超调小

   ,超调小

      超调大

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