恒溫槽的性能測試-3

實驗報告課程名稱：大學(xué)化學(xué)實驗（P）指導(dǎo)老師：成績：_______________實驗名稱：恒溫水浴槽的安裝與性能測試實驗類型：同組學(xué)生姓名：無【實驗?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)會分析恒溫槽的性能。掌握電接點水銀溫度計的調(diào)節(jié)及使用。測定2個電壓下的溫差波動曲線及各個位置的波動值?！緦嶒炘怼?本實驗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，控制器使控制加熱器工作，系統(tǒng)溫度升高，當(dāng)系統(tǒng)再次達到設(shè)定溫度時，則自動停止加熱。周而復(fù)始，可以使系統(tǒng)溫度在一定范圍內(nèi)保持恒定。常用電接點水銀溫度計（水銀導(dǎo)電表）作溫度調(diào)節(jié)器，它相當(dāng)于一個自動開關(guān)，用于控制浴槽達到所要求的溫度?？刂凭纫话阍凇?.1℃。它的下半部與普通溫度計相仿，但有一根鉑絲引出線與毛細管中的水銀相接觸；上半部在毛細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，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，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。但由于電接點水銀溫度計只允許約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。實驗中采用精密溫差測量儀來測量系統(tǒng)溫度的變化值。裝配和使用恒溫槽的時候，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主要標(biāo)志。為了提高恒溫槽的靈敏度，在設(shè)計恒溫槽時要注意以下幾點：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；溫度調(diào)節(jié)器（電接點水銀溫度計）1支；精密電子溫差測量儀1臺；攪拌器1套；溫度控制器（繼電器）1臺；加熱器1只；1/10℃水銀溫度計1支?！緦嶒灢襟E】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，等溫度計顯示溫度接近30℃時通過調(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即可開始下一步驟。分別測定加熱器在110V和220V電壓下恒溫槽的溫度波動曲線，每隔30s讀數(shù)一次，連續(xù)記錄15min。用精密溫差測量儀測量已達設(shè)定溫度的恒溫槽的溫度波動值，測定點選擇恒溫槽的上、中、下、左、、后五點?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】110V電壓下恒溫槽各個位置的溫度波動值測定。水浴溫度29.95℃表1溫度波動測定結(jié)果測溫元件位置上中下左右溫度波動值/℃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溫度波動數(shù)據(jù)（水浴溫度29.95℃），時間間隔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溫度波動數(shù)據(jù)（水浴溫度29.95℃），時間間隔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，恒溫槽各個位置的溫度波動值不同，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較好，主要原因是相距溫度調(diào)節(jié)器（導(dǎo)電表）較近，對溫度變化比較敏感，很穩(wěn)效果相對理想。而左部距離導(dǎo)電表較遠，溫度感知相對較差。當(dāng)溫差測量儀的傳感器在恒溫槽下方時，將會距離加熱器較近，受到較大影響，恒溫效果相對較差。而當(dāng)用溫差測量儀測量上方溫度波動時，傳感器在水面上方的部分將會有水的蒸發(fā)，吸收的熱量將會直接影響溫度的測量，所以溫度波動會比較明顯。從恒溫槽加熱器在220V和110V的溫度波動曲線看出，220V加熱電壓下溫度波動較大，110V加熱電壓下溫度比較平穩(wěn)。恒溫槽選擇小功率進行加熱時，加熱相對平緩，溫度變化比較均勻，所以溫度波動幅度較小。因此，加熱功率越大，恒溫槽溫度波動越大。通過本次實驗，分析恒溫槽的靈敏度影響因素有：（1）電接點水銀溫度計熱容小，對溫度的變化敏感，則靈敏度高；（2）加