關(guān)于加熱型磁力攪拌器加熱問(wèn)題的探討

加熱型磁力攪拌器主要應用于化學(xué)合成、分析化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域。對于加熱功能，客戶(hù)往往比較關(guān)注的加熱速度、控制溫度過(guò)沖和維持溫度穩定性的能力，但加熱速度和控制溫度過(guò)沖是一對不可調和的矛盾，尤其是在開(kāi)放的環(huán)境中針對不同介質(zhì)、不同體積的應用，這對矛盾顯得更加難以平衡。為了能夠適應更多客戶(hù)不同應用的需求，該類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)商都采用了類(lèi)似的折中的控制方法------允許第壹次達到目標溫度時(shí)有一定程度的溫度過(guò)沖，之后不再允許有任何大幅度溫度過(guò)沖，并且盡快形成只在目標溫度附近非常小的震蕩（如圖1所示），這也必然導致了這類(lèi)產(chǎn)品在同時(shí)追求加熱速度和控制溫度過(guò)沖時(shí)，無(wú)法達到十分完美的標準。

圖1溫度控制示意圖

針對大龍儀器的此類(lèi)產(chǎn)品，我們分別利用水和硅油作為被加熱介質(zhì)，在同一溫度條件下，進(jìn)行加熱實(shí)驗，所得實(shí)驗結果如圖2-4所示。

圖2

圖3

圖4 

由實(shí)驗結果可以看出：
與水相比，同樣實(shí)驗條件下，使用硅油作為被加熱介質(zhì)到達目標溫度所需的時(shí)間較短，過(guò)沖溫度較大，這是因為水的比熱容(4.2 x 103 J/Kg)大于硅油的比熱容(20℃時(shí)，硅油比熱容為2.49 x 103 J/Kg)，在吸收相同熱量的情況下，比熱容較小的物質(zhì)散熱慢，溫升較快，升溫幅度較大。
目標溫度分別設置在40℃和80℃的情況下，使用硅油作為加熱介質(zhì)達到目標溫度所需時(shí)間差較小，而使用水作為加熱介質(zhì)所需時(shí)間差較大，這是因為隨著(zhù)溫度的升高，硅油的比熱容還會(huì )變小，當溫度達到100℃，硅油的比熱容降低至1.63 x 103 J/Kg)，而水的比熱容基本不變，相同加熱條件下，比熱容越小的被加熱介質(zhì)，升溫越快。
同樣的實(shí)驗條件下，分別利用兩種體積的水和兩種體積的硅油作為加熱介質(zhì)，體積越小，達到目標溫度所需時(shí)間越短，溫度過(guò)沖越大。
一般情況下，環(huán)境溫度、容器表面積/體積、被加熱介質(zhì)比熱容、室內氣流大小、目標溫度與外環(huán)境溫差等都會(huì )對加熱速度、控制溫度過(guò)沖和維持溫度穩定性產(chǎn)生影響，因此，對于部分研究人員嚴格要求控制第壹次溫度過(guò)沖，建議用戶(hù)在應用中可以采用以下兩種方式：（1）待被加熱介質(zhì)溫度穩定后放置樣品；（2）將加熱溫度設置為低于目標溫度約10℃左右，待溫度穩定后，再將設置溫度逐漸調至所需的目標溫度值。
而對于另一部分研究人員要求快速達到目標溫度，并不計較第壹次溫度過(guò)沖時(shí)，建議用戶(hù)在應用中采用另外兩種方式：（1）在加熱過(guò)程中采用一些保溫措施，如加上蓋子等；（2）將設置溫度值設置高于目標值，待被加熱介質(zhì)接近目標溫度時(shí)，降低設置溫度到目標值。
另外，為了達到Best的熱傳遞效果，建議用戶(hù)：（1）盡量使用與儀器盤(pán)面尺寸大小相近的容器；（2）盡量保證容器底面與加熱盤(pán)面*貼合。