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消化爐熱傳導介質對消化質量的影響

更新時間:2011-02-09  |  點擊率:2813

    消化爐在實驗室里是一個耗能大戶,且又決定了定氮的質量,一個鋁錠或石墨20孔的消化爐功率一般都在3500W左右,(沛歐石英輻射消化爐功率2400W且工作一般都在二個小時以上。如何降低耗能而又滿足消化的要求是選擇消化爐的要考慮的。目前國內市場上供應的消化爐加熱均通過電加熱,而熱傳導通過介質到消化管,所以不同的介質對消化爐的品質和能耗有直接關系,此討論不同的介質特性,(假設消化爐保溫性都是良好的)。

鋁錠為介質

   優(yōu)點:鋁錠熱傳導(導熱系數(shù)可達237W/mK),導熱系數(shù)高使得樣品間溫差較小。如果有足夠體積的鋁錠,就能保障樣品溫度的穩(wěn)定性減小溫度波動,且即便和硫酸接觸便生成密致的硫酸鋁層,不會深入鋁錠內部,所以鋁錠也是很好的防腐的選擇。

   缺點:鋁錠是通過熱的接觸傳導,要溫度恒定必須有足夠大的體積(薄薄一片鋁錠效果較差)電加熱產生的可見光和近紅外光都沒有利用,所以熱能利用效率低,能耗較高。

由于鋁錠的穩(wěn)定性和樣品間溫差較小。受到市場的認可。(加熱方式和鋁錠的大小都會影響消化爐的質量,在此不做討論)

石墨為介質

   優(yōu)點:同體積鋁錠價格是石墨的3倍,所以石墨消化爐成本低得明顯。

   缺點:由于石墨非金屬特性即熱傳導慢導熱系數(shù)只有129W/m.k,比鋁錠237W/m.k低多了。),且石墨導熱系數(shù)隨溫度升高而降低,更使得介質上面的消化管溫度不一,溫差大,容易掛壁,影響消化質量。所以石墨一般在200度以下作為傳導介質尚可,畢竟有價格優(yōu)勢,400度以上石墨導熱系數(shù)明顯下降,石墨的缺點明顯顯現(xiàn)。價格優(yōu)勢的代價是消化質量明顯下降,掛壁嚴重。

紅外石英輻射加熱

   石英加熱元件采用珠光乳白石英管配用電熱材料,具有優(yōu)良可靠的遠紅外輻射特性,通電后,電阻絲發(fā)出的紅外光與可見光97%被乳白管所阻擋吸收,使石英管壁溫度升高產生硅氧鍵分子振動輻射遠紅外光波,這樣使97%可見光和近紅外光可轉為遠紅外輻射??朔藛渭兪褂猛该魇⒉A淼耐高^可見和近紅外的弊端,從而有效地使電能轉化為遠紅外光波。        

    靠熱輻射來加熱樣品,特點是:升溫快,樣品間溫差小、傳導極快,溫控準確。一般應用于有高要求樣品的消化,例:牛奶、食品、飼料、保健品等容易掛壁的樣品。例如:有較快的升溫和降溫速度。程序升溫可以根據(jù)樣品的特點來選擇升溫曲線,有利高質量樣品的消化,從而杜絕樣品的掛壁現(xiàn)象、進而使得樣品消化效率的大大提高,

優(yōu)點:樣品間溫差小,由于采用熱輻射使得消化管間溫差變小。

    溫度控制性能優(yōu)良:由于石英輻射熱慣性小,在溫控時溫度超調小,能使爐溫盡快達到目的溫度,這是鋁錠和石墨介質無法媲美的。

    減低能耗:由于鋁錠和石墨通過接觸傳導,且大量的可見和近紅外光不能利用,使得能量浪費,而石英輻射利用了97%的可見和近紅外光波轉換成遠紅外光波輻射,電、熱能轉換效率高。

      由于石英化學特性穩(wěn)定,即便和硫酸接觸不會影響石英的功能,具有高品質的防腐性能,延長電加熱絲的使用壽命。而石墨的熱慣性大而使得溫度超調大,那么電阻絲的表面溫度和石墨溫差很大,使得電阻絲壽命短,容易斷。石英的一定的溫度下產生輻射的特性決定了電阻絲表面溫度的限定,使得消化管和電阻絲溫差很小,電阻絲壽命明顯延長。

缺點: 由于珠光乳白石英管加工要求高,且生產成本較高,但由于使用成本很低(相比較鋁錠和石墨)從長時間看石英輻射加熱性價比很高,用戶接受度越來越高。

                             三種介質消化爐比較表

   SKD-20S2

     鋁錠介質

      石墨介質

加熱功率(W

     2400

    3500左右

      3500左右

升溫速度(400度)

     20

     35-40

       35-40

保溫功率

50%-80%額定功率

70%-100%額定功率

 70%-100%額定功率

熱傳導系數(shù)           (考察孔間溫差)

       光速

    237W/mk

     129W/mk           (隨溫度升高而下降)

溫度均勻性

紅外輻射,均勻

      均勻

不均勻(傳導溫度差)

能耗

  節(jié)能約40%

       耗能

       耗能

溫控方式

64級程序升溫

  直接到目標溫度

  直接到目標溫度

介質價格/m2

       -----

   4.6萬元左右

    2萬元左右

溫度控制精度

 ,超調小

   ,超調小

      超調大

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