恒溫磁力攪拌器類型與性能比較

[2019/10/29]

恒溫磁力攪拌器作為化學實驗基本的實驗工具,種類繁多,就形式而言有三大類,熱臺型,熱套型,液浴型;就加熱方式而言可分為傳導型,輻射型;就適用容器而言,可分為平底型和球底型;不同的形式和加熱方式有不同的使用范圍和使用性能,選對合適的儀器對于提高實驗效率,簡化實驗裝置,以及提高實驗質量,保證實驗安全都至關重要。

根據市面上在售的眾多品牌與種類的恒溫磁力攪拌器,歸納總結為以下七類,就使用方式,性能優劣,使用范圍,安全性能做一對比。

一、熱臺型,采用電阻絲作為加熱源,金屬臺板封閉,通過熱傳導方式加熱,這類在市場上非常多,一般適合于燒杯、三角瓶等平底型容器,使用溫度范圍較寬,一般可達300度左右,熱臺底部附一磁力攪拌裝置,控溫傳感器置于容器內測量溶液溫度,基于熱傳導的梯度傳熱特性,溶液溫度到達恒溫點時,熱臺溫度要遠高于恒溫點,熱量將導致溶液溫度繼續升高,溫沖較大,恒溫精度一般在+2度左右;也有不少用戶采用這種熱臺上面放置容器,容器內放置水或者導熱油,用于燒瓶等園底容器加熱使用,水浴時恒溫精度會有所提高,但使用溫度只能用于低于100度的實驗中;油浴時,測溫傳感器放于油浴中或溶液中都會有較大的溫度偏差和溫度波動,主要原因在于導熱油溫度均勻性較差以及導熱率較低,另一方面,當使用溫度高于200度時,導熱油會冒煙,更高的溫度可能會導致導熱油聚合失效;還有一種采用輔金屬套置于熱臺上加熱的使用方式,因為多了一層傳熱介質,熱傳導效果會更差,控溫效果也不理想。

二、電熱套型,采用電阻絲包裹石棉纖維編織成與燒瓶形狀吻合的加熱套作為熱源,熱傳導方式加熱,使用溫度較高,一般可達400度,因為形狀固定,這類只能適合單一規格燒瓶使用,電熱套底部附一磁力攪拌裝置,控溫傳感器一般置于燒瓶內測溫,同樣,由于熱傳導的梯度傳熱特性,溶液溫沖較大,控溫精度一般+2度左右。也有用戶將傳感器置于熱套內測溫,因為沒有均勻的測溫點,實際溶液控溫精度很差;這類儀器還有一個缺點是防護性能較差,一旦意外撒落液體于加熱套內,很可能導致易燃溶液著火或者加熱絲燒斷。

、水浴型,采用電熱管作為熱源,內置于一容器內,容器內加水,以水作為傳熱介質,附一磁力攪拌裝置,能夠達到較好的控溫效果,控溫一般可以達到+1度以內,這類只能適合溫度要求低于100度的實驗,另一方面,當使用溫度高于80度左右時,水會蒸發較快,需要及時補充。

、油浴型,采用電熱管作為熱源,內置于一容器內,容器內加導熱油,以油作為傳熱介質,反應容器燒瓶置于油浴中,附一磁力攪拌裝置,傳感器置于油浴或溶液中測溫,這類儀器使用范圍較水浴溫度范圍提高不少,一般適用于200度以下實驗,但由于導熱油傳熱較差的原因,控溫精度一般在+(2---5)度,導熱油使用溫度高于200度會冒煙,高溫可用于250度左右,更高溫度可能會使導熱油聚合,無法使用,另一方面,這種結構的儀器一般采用加熱管內置油鍋內,使用中千萬不能讓加熱管露出液面,輕者加熱管損壞,重者高溫加熱管可能會引燃導熱油,引起失火事故,相關實驗室著火事故大多由此引起。

五、金屬加熱套型,采用電熱管作為熱源,將金屬電熱管內嵌于金屬套中,金屬套一般做成跟反應容器相吻合的形狀,跟電熱套型類似,適合固定形狀的容器,一臺儀器只能使用一種容器,由于金屬套導熱率高傳熱均勻適合內置傳感器控溫,同時也可防護漏液損壞,這類儀器使用性能優于普通電熱套型,也優于熱臺型輔助金屬套加熱方式,使用溫度一般可達到300度左右,恒溫精度一般+1度左右;缺點是金屬套與燒瓶的吻合度難以統一,不同廠家的燒瓶尺寸不一致,造成使用過程中有的燒瓶無法放入,有的燒瓶放入間隙較大,傳熱效果較差,只能選用與廠家熱套相吻合的燒瓶使用。

、紅外線加熱型,采用紅外線作為熱源,一般有兩類,一種采用平板微晶玻璃隔離,適合平底容器,另一種采用凹面型微晶玻璃套隔離,適合燒瓶類球底容器;由于是輻射傳熱方式,不需要緊密接觸,不受容器容量規格限制,另外,紅外線發熱有很強的即時性,通電瞬間即可達到很高的溫度,熱量通過輻射方式及時傳遞到反應容器,避免了傳導熱的滯后性,附一磁力攪拌裝置,傳感器放置于反應容器內,控溫精度很高,一般可達+(0.2---0.5)度,使用溫度可達350度左右,另一方面,基于微晶玻璃的耐腐蝕性能,可以防護大部分灑落藥品的腐蝕,缺點是小容量反應容器使用時,傳感器插入反應容器不太方便,還有一些光敏性反應不適合,紅外線可能會干擾反應;但總體而言,這類儀器使用性能相較其他幾種有明顯的優勢,尤其是對于凹面加熱套型,一機適合多種規格燒瓶,控溫精度高,加熱均勻,升溫迅速,安全防腐。

、液態金屬浴型,采用電熱管作為熱源,內嵌于金屬容器內,容器內加入低熔點金屬作為介質,適合較小容量的園底燒瓶或試管使用,低熔點金屬熔點70度,適合70度以上加熱反應實驗,金屬具有良好的導熱特性,導熱率是導熱油的五倍,液態金屬與反應容器接觸緊密,傳熱性能良好,液態金屬還有一定的磁性,配合磁力攪拌裝置更利于傳熱,控溫精度可達+1度;配合內置傳感器的金屬加熱套,可以避免小容量反應容器插入傳感器帶來的不便,使用溫度一般可達350度左右;液態金屬沸點800度左右,不存在揮發的問題,但會有緩慢氧化損耗,由于液態金屬比重較大,浮力會較大,不適合較大容量反應容器使用,對于250ml以下燒瓶而言使用性能以及安全性大大優于油浴。

綜上所述,各種類型的恒溫磁力攪拌器各有優缺點,近年來,隨著一些生產廠家不斷地創新改進,性能優異的新產品不斷涌現,化學反應實驗將會變得越來越安全、便捷。