物化实验报告 恒温槽的装配和性能测试

物化实验报告-恒温槽的装配和性能测试．

恒温槽的装配和性能测试

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材张鹏翔 2013012030

2015提交报告日期：日实验日期：2015年5月14

日月20年5

引言1

实验目的1.1初步掌握其装配和调试了解恒温槽的原理，1．的基本技术。分析恒温槽的性能，找出合理的最佳布局。2．掌握水银接点温度计、热敏电阻温度计、继．3 电器、自动平衡记录仪的基本测量原理和使用方法。

实验原理1.2

许多物理化学实验都需要在恒温条件下进行。欲控制被研究体系的某一温度，通常采取两种方法：一是利用物质相变时温度的恒定性来实现，叫介质恒温槽1图、℃）0℃）如：浴。液氮（-195.9、冰－水（℃）（、5-78干冰－丙酮℃）（沸点水100、（。℃）沸点萘218温度恒定。相变点介质浴的最大优点是装置简单、等等。缺点是对温度的选择有一定限制，无法任意调节。另一种是利用电子调节系统，对加热或制冷器的工作状态进

行自动调节，使被控对象处于设定的温度之下。

本实验讨论的恒温水浴就是一种常用的控

温装置，它通过继电器、温度调节器（水银接点温度计）和加热器配合工作而达到恒温

的目的。其简单恒温原理线路如

图2-1-1所示。当水槽温度低于设定值时，线路I是通路，因此加热器工作，使水槽温度上升；当水槽温度升高到设定值时，温度调节器接通，此时线路II为通路，因电磁作用将弹簧片D吸下，线路I断开，加热器停止加热；当水槽温度低于设定值时，温度调节器断开，线路II断路，此时电磁铁失去磁性，弹簧片回到原来的位置，使线路I 又成为通路。如此反复进行，从而使恒温槽

维持在所需恒定的温度。

恒温槽由浴槽、温度计、接点温度计、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。如图2-1-2所示。为了对恒温槽的性能进行测试，图中还包括一套热敏电阻测温装置。现将恒温槽主要部件简述如下。

1.浴槽浴槽包括容器和液体介质。根据实验要求选择容器大小，一般选择10L或者20L的圆形玻璃缸做为容器。若设定温度与室温差距较大时，则应对整个缸体保温。以减少热量传递，提高恒温精度。

恒温槽液体介质根据控温范围选择，如：乙醇或乙醇水溶液（-60－30℃）、水（0－100℃）、甘油或甘油水。本实℃）200－70、石蜡油、硅油（℃）160－80溶液（．

验采用去离子水为工作介质，如恒温在50℃以上时，可在水面上加一层液体石蜡，避免水分蒸发。

2.温度计观察恒温浴槽的温度可选择

1/10℃水银温度计，测量恒温槽灵敏度则采用热敏电阻测温装置。

将热敏电阻与1/10温度计绑在一起，安装位置应尽量靠近被测系统。

3.接点温度计（温度调节器）接点温度计又称接触温度计或水银导电表，如图2-1-3所示。它的下半段是水银温度计，上半段是控制指示装置。温度计上部的毛细管内有一根金属丝和上半段的螺母相连，螺母套在一根长螺杆上。顶部是磁性调节冒，当转动磁性调节冒时螺杆转动，可带动螺母和金属丝上下移动，螺母在温度调节指示标尺的位置

就是要控制温度的大致温度值。顶部引出的两根导线，分别接在水银温度计和上部金属丝上，这两根导线再与继电器相连。当浴槽温度升高时，水银膨胀上升，与上面的金属丝接触，继电器内线圈通电产生磁场，加热线路弹簧片吸下，加热器停止加热。随着浴槽热量的散失，温度下降，水银收缩并与上面的金属丝脱离，继电器电磁效应消失，弹簧片回到原来位置，接通加热电路，系统温度回升。如此反复，从而使系统温度得到控

制。．

需要注意的是，温度调节指示标尺的刻度一般不是很准确，恒温槽温℃温度计来度的设

定和测量需要1/10 完成。

接点温度计是恒温槽重要部件，其灵敏度对控温精度起关键作用继电器与加热器和接 4.继电器点温度计和加热器相连，组成温度控制系统。实验室常用的继电器有晶体管继电器和电子管继电器。典型的晶体管继电器电路如图2-1-4所示，它图3水银接触温是利用晶体管工作在截止区以及饱和区呈现的开关特性

制成的。其工作过程是：当接点温度计T 断开时时，E通过R给锗三极kcr管BG的基极注入正向电流I，使BG b饱和导通，继电器J的触点K闭合，接通加热电源。当温度升高至设定温度，接点温度计T接通，BG 的基极r和发射极被短路，使BG截至，触点K断开，加热停止。当继电器J线圈中的电流突然变小时，会感生出一个较高的反电动势，二极管D的作用是将它短路，避免晶体管被击穿。必须注意的是，晶体管继电器不能在高温下工作，因此不能用于烘箱等高温场合。

常用的是电加热器。加热器的选择原则加热器5.

是热容量小、导热性能好、功率适当。加热器功率的大小是根据恒温槽的大小和所需

控制温度的高低来选择的。通常我们都在加热器前加一个和加热器功率相适应的调压器，这样加热功率可根据需要自由调节。

搅拌器的选择与工作介质的粘度有关，6.

搅拌器

乙醇类粘度较小的工作介质选择功率如：水、40W左右图4晶体管继电的搅拌器。若工作介质粘度或搅拌棒的叶片较大时，应选择功率大一些的搅拌器。

7.热敏电阻测温装置用来对恒温槽的性

能进行测试，测温原理见附录温度的测量与控制。

综上所述，恒温效果是通过一系列元件的动作来获得的。因此不可避免地存在着滞后现象，如温度传递、感温元件、继电器、加热器等的滞后。因此，装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外，还应根据各元件在恒温槽中作用，选择合理的摆放位置，合理的布局才能达到理想的恒温效果。灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个重要标志。一般在指定温度下，以、分别表示开TT始停始加热和停止加热时槽内水的温度（相对值），以为纵坐标，时间t为横坐标，记录仪自动画出)T??T1/2(T停始灵敏度曲线如图2-1-5。

若最高温度为，最低温度

T高为，测得恒温槽的灵敏度为T低

T?T低高?T?E2通过对上述曲线分析可以看出图中（a）表示灵敏度较高；（b）表示灵敏度较