恒溫槽調(diào)節(jié)與影響恒溫槽靈敏度因素考察實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)名稱：恒溫槽調(diào)節(jié)與影響恒溫槽靈敏度因素考察實(shí)驗(yàn)形式：在線模擬+現(xiàn)場實(shí)踐提交形式：在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生：王振江學(xué) 號：年級專業(yè)層次：函授15 化工工藝 函授高起專學(xué)習(xí)中心：函授站 提交時(shí)間： 2016年 6月 5日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解恒溫槽的構(gòu)造與恒溫原理，考察恒溫槽靈敏度的影響因素，掌握恒溫槽的使用方法。2學(xué)習(xí)使用熱敏電阻與自動平衡記錄儀測定溫差的方法二、實(shí)驗(yàn)原理恒溫槽裝置示意圖如圖1所示，由槽體、恒溫介質(zhì)、加熱器（或冷卻器）、溫度指示器、攪拌器和溫度控制器等部分組成。繼電器必須和接觸溫度計(jì)、加熱器配套使用。接觸溫度計(jì)是一支可以導(dǎo)電

2、的特殊溫度計(jì)，又稱為導(dǎo)電表或水銀控制器，如圖2所示。它有兩個(gè)電極，一個(gè)固定與底部的水銀球相連，另一個(gè)可調(diào)電極是金屬絲，由上部伸入毛細(xì)管。頂端有一磁鐵，可以旋轉(zhuǎn)螺旋絲桿，用以調(diào)節(jié)金屬絲的高低位置，從而調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。當(dāng)溫度升高時(shí)，毛細(xì)管中水銀柱上升與一金屬絲接觸，兩電極導(dǎo)通，使繼電器線圈中電流斷開，加熱器停止加熱; 當(dāng)溫度降低時(shí)，水銀柱與金屬絲斷開，繼電器線圈通過電流，使加熱器線路接通，溫度又回升。如此，不斷反復(fù)，使恒溫槽控制在一個(gè)微小的溫度區(qū)間波動，被測體系的溫度也就限制在一個(gè)相應(yīng)的微小區(qū)間，從而達(dá)到恒溫的目的。 恒溫槽的溫度控制裝置屬于“通”“斷”類型，當(dāng)加熱器接通后，恒溫介質(zhì)溫度上升，熱量的

3、傳遞使水銀溫度計(jì)中的水銀柱上升。但熱量的傳遞需要時(shí)間，因此常出現(xiàn)溫度傳遞的滯后，往往是加熱器附近介質(zhì)的溫度超過設(shè)定溫度，所以恒溫槽的溫度超過設(shè)定溫度。同理，降溫時(shí)也會出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。由此可知，恒溫槽控制的溫度有一個(gè)波動圍，并不是控制在某一固定不變的溫度。為了考察諸因素對恒溫槽靈敏度的影響，需要用熱敏電阻測量恒溫槽介質(zhì)溫度的漲落，一般要配用不平衡電橋和自動記錄儀。 影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有：（1） 加熱器功率；（2） 攪拌器的轉(zhuǎn)速；（3） 恒溫介質(zhì)的流動性；（4） 各部件的位置；（5） 環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的差值等。圖1： 恒溫槽的裝置示意1、 浴槽；2、加熱器；3、攪拌器；4、溫度計(jì)；

4、5、接觸溫度計(jì)；6、繼電器； 7、熱敏電阻 圖2：接觸溫度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖1、磁鐵；2、固定螺釘；3、螺桿；4、標(biāo)鐵；5、鎢絲；6、水銀柱；7、水槽；8、接觸點(diǎn)引線三、實(shí)驗(yàn)儀器恒溫槽電子繼電、甲電池不平衡電橋記錄儀變壓器變阻箱熱敏電阻四、操作步驟 安裝恒溫槽在玻璃缸中加入蒸餾水至容積的2/3處，將加熱圈放入槽體，安裝接觸溫度計(jì)、精密溫度計(jì)，固定攪拌器，安裝攪拌桿，調(diào)節(jié)各連線布局合理。連接好控溫電路調(diào)節(jié)恒溫槽至30°C順時(shí)針轉(zhuǎn)動接觸溫度計(jì)上方磁鐵，調(diào)節(jié)標(biāo)鐵位置，使其上連低于指定溫度1-2°C。接通電源，打開攪拌器開關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，打開電子繼電器開關(guān)。黃燈亮，加熱器開始加熱，黃燈滅，

5、稍等片刻，觀察水銀溫度計(jì)，若低于30°C，順時(shí)針調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)上方磁鐵；黃燈亮，停止預(yù)熱，黃燈滅，稍等片刻，觀察水銀溫度計(jì)，若低于30°C，以逐步逼近的調(diào)節(jié)方法，使恒溫槽溫度恒定在30°C±0.1°C的圍。恒溫槽溫度達(dá)到30°C后，固定溫度計(jì)調(diào)節(jié)帽上的螺釘。恒溫510分鐘，待水槽各處溫度均勻后開始實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：考察加熱器功率與攪拌器轉(zhuǎn)速對恒溫槽靈敏度的影響將甲電池連接至電橋上，注意正負(fù)極；將電阻箱與電橋相連，接好熱敏電阻，將記錄儀信號線接至電橋上，將變壓器與電子繼電器相連。打開電源，調(diào)節(jié)量程為5mv，調(diào)節(jié)記錄儀紙速為30cm/h，調(diào)節(jié)加熱

6、器電壓為220伏，正常攪拌速度，將電橋開關(guān)打至通路。根據(jù)熱敏電阻阻值，調(diào)節(jié)電阻箱數(shù)值，使記錄筆位置位于記錄紙中央，觀察記錄儀畫出的溫度波動曲線。其它條件不變，調(diào)節(jié)電壓為80伏，觀察記錄儀畫出的溫度波動曲線，考察加熱功率對恒溫槽靈敏度的影響?；謴?fù)加熱器電壓為220伏，降低攪拌器轉(zhuǎn)速，觀察記錄儀畫出的溫度波動曲線，考察攪拌速度對恒溫槽靈敏度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉記錄儀電源；停止攪拌，關(guān)閉繼電器五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)中記錄的不同條件下恒溫槽溫度波動峰如圖1所示。從記錄紙上讀出各條件下溫度波動的峰高數(shù)，計(jì)算溫度波動與其平均值，數(shù)據(jù)列于表1中。 圖1 加熱功率與攪拌速率對恒溫槽溫度波動的影響 表

7、1 加熱功率與攪拌速率對恒溫槽靈敏度的影響220V，正常攪拌 80V，正常攪拌 220V，慢速攪拌 峰格數(shù)/個(gè) 41.510.255.5峰格數(shù)/個(gè)42.010.556.8峰格數(shù)/個(gè)40.510.357.0峰平均格數(shù)/個(gè)41.310.356.4平均溫度（°C） 0.190.0470.26溫度波動（°C） ±0.095±0.024±0.13說明：記錄儀0.0046°C/格實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，低的加熱功率與高的攪拌速率有利于提高恒溫槽的靈敏度，實(shí)驗(yàn)中采取的220V、正常攪拌（恒溫介質(zhì)液面剛有小漩渦）條件下，能夠滿足一般實(shí)驗(yàn)要求恒溫槽溫度波動在±0.1°C的靈敏度要求圍。六、分析與結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知，影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有：（1）恒溫介質(zhì)：流動性好，傳熱性能好，則控溫靈敏度高；（2）加熱器：功率適宜，熱容量小，則控溫靈敏度高；（3）攪拌器：攪拌速率要足夠大，才能保證恒溫槽溫度均勻；（4）各部件的位置：加熱器、攪拌器和接觸溫度計(jì)的位置應(yīng)接近，使被加熱的液體能立即攪拌均勻，并流經(jīng)接觸溫度計(jì)與時(shí)進(jìn)行溫度控制（5）環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的