恒溫槽的性能測(cè)試-3

實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（P）指導(dǎo)老師：成績(jī)：_______________實(shí)驗(yàn)名稱：恒溫水浴槽的安裝與性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)類型：同組學(xué)生姓名：無【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私夂銣夭鄣臉?gòu)造及恒溫原理，初步掌握裝配和調(diào)試技術(shù)。學(xué)會(huì)分析恒溫槽的性能。掌握電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)的調(diào)節(jié)及使用。測(cè)定2個(gè)電壓下的溫差波動(dòng)曲線及各個(gè)位置的波動(dòng)值。【實(shí)驗(yàn)原理】 本實(shí)驗(yàn)討論一種常用的控溫裝置—恒溫槽。恒溫槽一般由浴槽、溫度調(diào)節(jié)器、溫度控制器和溫度指示器等部件組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示裝訂裝訂線它通過溫度控制器控制加熱器的工作狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)恒溫的目的。當(dāng)恒溫水浴熱量散失導(dǎo)致其溫度下降到設(shè)定值時(shí)，控制器使控制加熱器工作，系統(tǒng)溫度升高，當(dāng)系統(tǒng)再次達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，則自動(dòng)停止加熱。周而復(fù)始，可以使系統(tǒng)溫度在一定范圍內(nèi)保持恒定。常用電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)（水銀導(dǎo)電表）作溫度調(diào)節(jié)器，它相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開關(guān)，用于控制浴槽達(dá)到所要求的溫度。控制精度一般在±0.1℃。它的下半部與普通溫度計(jì)相仿，但有一根鉑絲引出線與毛細(xì)管中的水銀相接觸；上半部在毛細(xì)管中也有一根鉑絲一出現(xiàn)，借助頂部磁鋼旋轉(zhuǎn)可以控制其位置高低。定溫指示標(biāo)桿配合上部溫度刻度板，用于粗略調(diào)節(jié)所要求控制的溫度。當(dāng)浴槽內(nèi)溫度低于指定溫度時(shí)，上鉑絲與汞柱不接觸，當(dāng)水浴槽溫度升到下部刻度板指示溫度時(shí)，汞柱與上鉑絲接通。原則上依靠這種“斷”與“通”，即可直接用于控制電加熱器的加熱與否。但由于電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)只允許約1mA電流通過（以防止鉑絲與汞接觸面處產(chǎn)生火花），而通過電熱棒的電流卻很大，所以兩者之間應(yīng)配繼電器作為過渡。實(shí)驗(yàn)中采用精密溫差測(cè)量?jī)x來測(cè)量系統(tǒng)溫度的變化值。裝配和使用恒溫槽的時(shí)候，應(yīng)注意各元件在恒溫槽中的布局是否合理，注意各元件的靈敏度，注意感溫、溫度傳遞、控制器、加熱器等的滯后現(xiàn)象。通常，靈敏度越高，恒溫槽內(nèi)溫度波動(dòng)越小，各區(qū)域溫度越均勻。靈敏度是恒溫槽恒溫好壞的一個(gè)主要標(biāo)志。為了提高恒溫槽的靈敏度，在設(shè)計(jì)恒溫槽時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：恒溫槽介質(zhì)的熱容量要大些，傳熱效果要好些，盡可能加快電熱器與接觸溫度計(jì)間傳熱的速率，感溫元件的熱容盡可能小，感溫元件與電加熱器間距離要近一些，攪拌器效率要高，作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器功率要恰當(dāng)。裝訂裝訂線玻璃缸1個(gè)；溫度調(diào)節(jié)器（電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)）1支；精密電子溫差測(cè)量?jī)x1臺(tái)；攪拌器1套；溫度控制器（繼電器）1臺(tái)；加熱器1只；1/10℃水銀溫度計(jì)1支?！緦?shí)驗(yàn)步驟】將蒸餾水灌入浴槽至容積的4/5處，然后將恒溫槽所需元件按合理的排布組裝成一套恒溫槽，并接好所有的線路。打開攪拌器和加熱器，使恒溫槽內(nèi)的水溫度升高，等溫度計(jì)顯示溫度接近30℃時(shí)通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)帽調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)器的溫度使之溫度在30℃左右，固定好調(diào)節(jié)帽。當(dāng)指示燈的顯示呈紅綠交替時(shí)即可開始下一步驟。分別測(cè)定加熱器在110V和220V電壓下恒溫槽的溫度波動(dòng)曲線，每隔30s讀數(shù)一次，連續(xù)記錄15min。用精密溫差測(cè)量?jī)x測(cè)量已達(dá)設(shè)定溫度的恒溫槽的溫度波動(dòng)值，測(cè)定點(diǎn)選擇恒溫槽的上、中、下、左、、后五點(diǎn)。【數(shù)據(jù)記錄與處理】110V電壓下恒溫槽各個(gè)位置的溫度波動(dòng)值測(cè)定。水浴溫度29.95℃表1溫度波動(dòng)測(cè)定結(jié)果測(cè)溫元件位置上中下左右溫度波動(dòng)值/℃最高00.0050.0200.0100.015最低-0.045-0.022-0.027-0.030-0.011溫差0.0450.0270.0470.0400.026平均溫差0.037220V溫度波動(dòng)數(shù)據(jù)（水浴溫度29.95℃），時(shí)間間隔30s。00.0960.0720.0410.0120.0830.0810.0460.0140.0700.0620.025-0.0090.0960.1400.1050.0800.0350.0030.0980.0960.0650.027-0.0020.0890.0610.0520.1290.0960.0630.0360.024110V溫度波動(dòng)數(shù)據(jù)（水浴溫度29.95℃），時(shí)間間隔30s。00.0180.016-0.0090.0430.0290.0060.030-0.0010.0320.0260.0020.0210.0270.0160.0270.0310.0180.0340.022-0.0080.0230.0190.0150.0220.0240.0110.0150.0220.0300.0040.035裝訂裝訂線【分析與討論】根據(jù)表1分析，恒溫槽各個(gè)位置的溫度波動(dòng)值不同，說明恒溫槽各位置的恒溫效果存在差異。數(shù)據(jù)顯示，恒溫槽中部和右部恒溫效果相對(duì)較好，主要原因是相距溫度調(diào)節(jié)器（導(dǎo)電表）較近，對(duì)溫度變化比較敏感，很穩(wěn)效果相對(duì)理想。而左部距離導(dǎo)電表較遠(yuǎn)，溫度感知相對(duì)較差。當(dāng)溫差測(cè)量?jī)x的傳感器在恒溫槽下方時(shí)，將會(huì)距離加熱器較近，受到較大影響，恒溫效果相對(duì)較差。而當(dāng)用溫差測(cè)量?jī)x測(cè)量上方溫度波動(dòng)時(shí)，傳感器在水面上方的部分將會(huì)有水的蒸發(fā)，吸收的熱量將會(huì)直接影響溫度的測(cè)量，所以溫度波動(dòng)會(huì)比較明顯。從恒溫槽加熱器在220V和110V的溫度波動(dòng)曲線看出，220V加熱電壓下溫度波動(dòng)較大，110V加熱電壓下溫度比較平穩(wěn)。恒溫槽選擇小功率進(jìn)行加熱時(shí)，加熱相對(duì)平緩，溫度變化比較均勻，所以溫度波動(dòng)幅度較小。因此，加熱功率越大，恒溫槽溫度波動(dòng)越大。通過本次實(shí)驗(yàn)，分析恒溫槽的靈敏度影響因素有：（1）電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)熱容小，對(duì)溫度的變化敏感，則靈敏度高；（2）加