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恒温槽装配和性能测试实验报告

发布日期: 2020-10-08 02:03
 

  恒温槽装配和性能测试实验报告实验1 恒温槽的装配和性能测试 实验1恒温槽的装配和性能测定 1.1.1.了解恒温槽的构造及恒温原理,初步掌握其装配和调试的 基本技术 1.1.2.绘制恒温槽的灵敏度曲线(温度——时间曲线),学会分 析恒温槽的性能 1.1.3.掌握水银接点温度计、热敏电阻温度计、继电器、自动平 衡记录仪的基本测 许多物理化学实验都需要在恒温条件下进行。欲控制被研究体系的某一温度,通常采取两种方法:一是利用物质相变时温度的 恒定性来实现,叫介质浴。如:液氮(-195.9)、冰-水(0)、 沸点水(100)、干冰-丙酮(-78.5)、沸点萘(218)等等。 相变点介质浴的最大优点是装置简单、温度恒定。缺点是对温度 的选择有一定限制,无法任意调节。另一种是利用电子调节系统, 对加热或制冷器的工作状态进行自动调节,使被控对象处于设定 的温度之下。 本实验讨论的恒温水浴就是一种常用的控温装置,它通过继电器、温度调节器(水银接点温度计)和加热器配合工作而达到恒 温的目的。其简单恒温原理线路如图 所示。当水槽温度低于设定值时,线路 是通路,因此加热器工作,使水槽温度上升;当水槽温度升高到设定值时,温度调节器接通,此时线路II 为通路, 因电磁作用将弹簧片 断开,加热器停止加热;当水槽温度低于设定值时,温度调节器断开,线路 II 断路,此时电 磁铁失去磁性,弹簧片回到原来的位置,使线路 又成为通路。如此反复进行,从而使恒温槽维持在所需恒定的温度。 恒温槽由浴槽、温度计、接点温度计、继电器、加热器、搅拌器等部件组成。如图 所示。为了对恒温槽的性能进行测试,图中还包括一套热敏电阻测温装置。现将恒温槽主要部件简述如下。 浴槽浴槽包括容器和液体介质。根据实验要求选择容器大小,一般选择10L 者20L的圆形玻璃缸做为容器。若设定温度与室温差距较大时, 则应对整个缸体保温。以减少热量传递,提高恒温精度。 恒温槽液体介质根据控温范围选择,如:乙醇或乙醇水溶液(-60-30)、水(0-100)、甘油或甘油水溶液(80-160)、石 蜡油、硅油(70-200)。本实验采用去离子水为工作介质,如 恒温在50以上时,可在水面上加一层液体石蜡,避免水分蒸发。 温度计观察恒温浴槽的温度可选择1/10水银温度计,测量恒温槽灵敏度则采 用热敏电阻测温装置。将热敏电阻与1/10温度计绑在一起, 安装位置应尽量靠近被测系统。 接点温度计(温度调节器)接点温度计又称接触温度计或水银导电表,如图3 所示。它的下半段是水银温度计,上半段是控制指示装置。温度计上部的毛细管内有一根金属丝和上半段的螺母相连,螺母套 在一根长螺杆上。顶部是磁性调节冒,当转动磁性调节冒时螺杆 转动,可带动螺母和金属丝上下移动,螺母在温度调节指示标尺 的位置就是要控制温度的大致温度值。顶部引出的两根导线,分 别接在水银温度计和上部金属丝上,这两根导线再与继电器相连。 当浴槽温度升高时,水银膨胀上升,与上面的金属丝接触,继电 器内线圈通电产生磁场,加热线路弹簧片吸下,加热器停止加热。 随着浴槽热量的散失,温度下降,水银收缩并与上面的金属丝脱 离,继电器电磁效应消失,弹簧片回到原来位置,接通加热电路, 系统温度回升。如此反复,从而使系统温度得到控制。 需要注意 的是,温度调节指示标尺的刻度一般不是很准确,恒温槽温度的 设定和测量需要1/10温度计来完成。 接点温度计是恒温槽的重要部件,它的灵敏度对控温精度起着关键作用。 继电器继电器与加热器和接点温度计和加热器相连,组成温度控制系统。实验 室常用的继电器有晶体管继电器和电子管继电器。典型的晶体管继电器电路如图2-1-4 所示,它是利用晶体管工作在截止区以及 饱和区呈现的开关特性制成的。其工作过程是:当接点温度计 Tr 断开时时,Ec 通过Rk 给锗三极管BG 的基极注入正向电流Ib,使 BG 饱和导通,继电器J 的触点K 闭合,接通加热电源。当温度升 高至设定温度,接点温度计Tr 接通,BG 的基极和发射极被短路, 截至,触点K断开,加热停止。当继电器J 线圈中的电流突然变 小时,会感生出一个较高的反电动势,二极管 的作用是将它短路,避免晶体管被击穿。必须注意的是,晶体管继电器不能在高 温下工作,因此不能用于烘箱等高温场合。赌博网, 加热器常用的是电加热器。加热器的选择原则是热容量小、导热性能好、功率 适当。加热器功率的大小是根据恒温槽的大小和所需控制温度的高低来选择的。通常我们都在加热器前加一个和加热器功率相 适应的调压器,这样加热功率可根据需要自由调节。 搅拌器搅拌器的选择与工作介质的粘度有关,如:水、乙醇类粘度较小的工作 介质选择功率40W左右的搅拌器。若工作介质粘度或搅拌棒的叶片较大时,应选择功率大一些的搅拌器。 热敏电阻测温装置用来对恒温槽的性能进行测试,测温原理见附录温度的测量 ,恒温效果是通过一系列元件的动作来获得的。因此不可避免地存在着滞后现象,如温度传递、感温元件、继电器、加热器等的 滞后。因此,装配时除对上述各元件的灵敏度有一定要求外,还 应根据各元件在恒温槽中作用,选择合理的摆放位置,合理的布 局才能达到理想的恒温效果。灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个重 要标志。一般在指定温度下,以 停分别表示开始加热为纵坐标,时间tT?1/2(T 通过对上述曲线分析可以看出图中(a)表示灵敏度较高;(b)表示灵敏度较低;(c)表示加热功率偏大。如果加热器功率偏小, 则达不到设定的温度值。 气压实验开始:101.87kPa实验结束:101.79kPa 恒温槽1套:玻璃缸、电动搅拌器、1/10温度计、电加热器、 继电器、调压器;热敏电阻温度计、电阻箱、甲电池、电桥盒、 记录仪、放大镜等各一个。 2.3.2恒温槽的装配根据所给原件和仪器,按图 2-1-2 安装恒温 槽,接好线路,经教师检查后方可接通电源。 恒温槽的调试玻璃 缸中加入去离子水,约总容积的4/5。打开搅拌器(中速搅拌)、 继电器,旋开接点温度计上端磁性调节帽固定螺丝,调节设定温度至比要实际设定的温度低一些的位置(因为温度调节指示标 尺的刻度一般不是很准确,适当调低一点防止超过需要设定的温 度)。为了保证恒温效果,单加热型恒温槽温度设定最低值一般要 高于室温8~10,加热开始。开始可将加热电压调到200V 左右, 待接近设定温度时,适当降低加热电压。仔细观察1/10温度计, 当水槽温度将要达到设定值时,旋转磁性调节帽,使接点温度计 上部的金属丝与水银处于通断的临界状态,可通过继电器指示灯 判断。再观察 1/10温度计,所示温度是否是要设定的温度,进 行进一步调整。最后拧紧磁性调节帽的固定螺钉。 2.3.3温度波动曲线的测定打开记录仪和电桥盒上的开关,用电 阻箱将电桥调平衡, 使记录笔停在记录纸的中部。判断电桥电源极性是否连接正确,增大阻值,记录笔应向右侧移动,升高温度,记录笔也应向右侧 移动。反之则需将甲电池正负接线对调。记录仪走纸速度定在定 在4mm/min,开始记录,记录7~8 2.3.7布局对恒温槽灵敏度的影响改变各元件间的相互位置,重 复测定温度波动曲线,找出一个合理的最佳布局。 影响温度波动 曲线的因素选定某个布局,分别改变加热电压(加热功率)和搅 拌速度,测定温度波动曲线与未改变条件的温度波动曲线比较。 测定热敏电阻温度计的仪器常数(/格)将恒温槽温度升高,用 放大镜观察1/10温度计,记录温度升高0.3~0.5记录笔移动的 2.4.1.1/10温度计所在位置就将来利用这个恒温槽做实验的系 统所在区域。 2.4.2.温度设定时要留有提前量,避免水槽温度高于欲设定值。 2.4.3.接点温度计的刻度不是很准确,温度的设定与测量以 1/10温度计为准。 3.1.1.仪器常数探究 10平均0.008/格 3.1.2.布局探究:走纸速度:4mm/min,加热电压100V 搅拌速 :热敏电阻:搅拌器:加热器90 中国科学技术大学生命科学学院 【摘要】本实验通过测量恒温槽恒温后温度随时间的微小波动,分析其灵敏度等性能参数,并且掌握恒温槽的装配及恒温原理。 【关键词】恒温槽灵敏度 在许多物理化学实验中,由于待测的数据如折射率、粘度、电导、蒸汽压、电动势、化学反应的速度常数、电离平衡常数等都 与温度有关。因此,这些实验都必须在恒温的条件下进行,这就 需要各种恒温的设备。通常用恒温槽来控制温度,维持恒温。一 般恒温槽的温度都相对的稳定,多少总有一定的波动,大约在 0.1,如果稍加改进也可达到0.01,要使恒温设备维持在高于 室温的某一温度,就必须不断补充一定的热量,使由于散热等原 因引起的热损失得到补偿。恒温槽之所以能够恒温,主要是依靠 恒温控制器来控制恒温槽的热平衡。当恒温槽的热量由于对外散 失而使其温度降低时,恒温控制器就驱使恒温槽中的电加热器工 作,待加热到所需要的温度时,它又会使其停止加热,使恒温槽 温度保持恒定。本实验即研究电磁继电器控恒温槽的灵敏度等性 调压变压器1台扬州金通电子有限公司 HK-1D型恒温水槽1 1、将蒸馏水注入水浴槽中,根据恒温槽组装的原则,按图1-1 分别将所需各部件按要求装备好。 图1-1恒温槽装置图 槽;2-加热器;3-搅拌器; 4-温度计; 5-感温元件(热敏电阻探头)6-恒温控制器; 7-贝克曼温度计。 2、将贝克曼温度计调节好,使其水银柱在25时停止在中间位置。(见附录贝克曼温度计的调节与使用) 3、将温控仪、250V可调变压器、电加热丝按电路图1-2 连接好, 并将搅拌马达接到另一只 1kV 的可调变压器的输出端,接好电源 4、将控温仪热敏探头固定在恒温槽的一定位置,注意可浸入部分不可超过200mm,并将所有调压器电压调至最低。 5、经老师许可后插好电源,调电压开启搅拌使其有一快慢适中的搅拌速度。打开温控仪电源,控制温控仪使之黄红灯交替明亮 息灭,这时恒温槽处于恒温状态。 在既使用调压器和发热管,也使用控温器的情况下,将温度控制并恒温到某个高于室温的温度上,如 25(冬天),30(夏 天)。达到指定温度后,分别将调压器调节为175V(或 180V)和 100V 两个加热电压,等继电器不断地开关跳动表现恒温以后,然 后自行选用一种温差计(贝克曼温差计和电子数字温差计)测量 温差T 与时间t 的变化曲线: T()~t(sec) 在既使用调压器和发热管,也使用控温器的情况下,将温度控制并恒温到某个高于室温的温度上,如 40(冬天),45(夏 天)。达到指定温度后,分别将调压器调节为175V(或 180V)和 100V 两个加热电压,等继电器不断地开关跳动表现恒温以后,自 行选用一种温差计测量温差T 与时间t 的变化曲线: 几乎相同的低加热电压,不同温度时的恒温控制及其恒温槽性能比较 这部分不需要进行测量,将与中相同的低加热电压(即相同的低加热速度),不同温度(即不同散热速度)下的曲线进行比 较,请说明观察到的现象。 几乎相同的高加热电压,不同温度时的恒温控制及其恒温槽性能比较 这部分不需要进行测量,将与中相同的高加热电压(即相同的高加热速度),不同温度(即不同散热速度)下的曲线进行比 较,请说明观察到的现象。 图一成套恒温水浴无循环水的工作情况 稳定最大温度为:0.086 稳定最小温度为:0.063 循环时间大约是250个数据,一秒钟2 个数据,即125 恒温槽灵敏度:t=0.086?0.063=0.0115 自组装恒温水浴175V电压(无循环水): 图二自组装恒温水浴175V 电压无循环水的工作情况 稳定最大温度为:0.20 稳定最小温度为:-0.025 循环时间大约是2500个数据,一秒钟2 个数据,即1250 恒温槽灵敏度:t=0.20?(?0.025)=0.1125 自组装恒温水浴100V电压(无循环水): 图三自组装恒温水浴100V 电压无循环水的工作情况 稳定最大温度为:0.075 稳定最小温度为:-0.025 循环时间大约是1250个数据,一秒钟2 个数据,即625 恒温槽灵敏度:t=0.075?(?0.025)=0.05 由图可以看出温度的波动一直不稳定,且波动范围也在变化,但是温度的升降速度明显加快,循环时间大约是 200 个数据,即 100 5.自组装恒温水浴175V电压(有循环水): 自组装恒温水浴175V 电压有循环水的工作情况 稳定最大 温度为: 0.18 稳定最小温度为:-0.03 循环时间大约是3000个数据,一秒钟2 个数据,即1500 温槽灵敏度:t=0.18?(?0.03)=0.105 自组装恒温水浴100V电压(有循环水): 自组装恒温水浴100V 电压有循环水的工作情况 稳定最 大温度为: 0.075 稳定最小温度为:-0.015 循环时间大约是1300个数据,一秒钟 个数据,即650 篇三:实验一恒温槽的装配和性能测试 实验一恒温槽的装配和性能测试 1.了解恒温槽的构造及恒温原理,初步掌握其装配和调试的基本技术。 2.绘制恒温槽灵敏度曲线。 恒温槽使实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置。用液体作介质的优点是热容量大和导热性好,从而使温度控制的稳 定性和灵敏度大为提高。 根据温度控制的范围,可采用下列液体 介质: -60~30—乙醇或乙醇水溶液; 0~90—水; 1、槽体:如果控制的温度同室温相差不是太大,则用敞口大玻璃缸作为槽体是比较满意的。对于较高和较低温度,则应考虑保 温问题。具有循环泵的超级恒温槽,有时仅作供给恒温液体之用, 而实验则在另一工作槽中进行。 2、加热器及冷却器:如果要求恒温的温度高于室温,则须不断向槽中供给热量以补偿其向四周散失的热量;如恒温的温度低于 室温,则须不断从恒温槽取走热量,以抵偿环境向槽中的传热。 在前一种情况下,通常采用电加热器间歇加热来实现恒温控制。 对电加热器的要求是热容量小、导热性好,功率适当。选择加热 器的功率最好能使加热和停止的时间约各占一半。 3、温度调节器:温度调节器的作用是当恒温槽的温度被加热或冷却到指定值时发出信号,命令执行机构停止加热或冷却;离开 指定温度时则发出信号,命令执行机构继续工作。 目前普遍使用的温度调节器是汞定温度计。它与汞温度计不同之处在于毛细管中悬有以根可上下移动的金属丝,两根金属丝再与 温度控制系统连接。 4、温度控制器:温度控制器常由继电器和控制电路组成,故又称电子继电器。从定温机来的信号,经控制电路放大后,推动继 电器去开关电热器。 5、搅拌器:加强液体介质的搅拌,对保证恒温槽温度均匀起着非常重要的作用。 设计一个优良的恒温槽应满足的基本条件是: (1)定温计灵敏度高, (2)搅拌强烈而均匀, (4)搅拌器、定温计和加热器相互接近,使被加热的液体能立即搅拌均匀并流经定温计及时进行温度控制。 三、乌氏粘度计的构造及测量原理1、乌氏粘度计的构造 测定粘度时通常测定一定体积的液体流经一定长度垂直的毛细管所需的时间,根据泊塞耳公式计算其粘度: 但通过此方法直接测定液体的绝对粘度较难,所以可通过测量未知液体与标准液体(水)的相对粘度,通过下式进行计算:、 四、实验步骤:(一)恒温槽操作步骤: 1、根据所给元件和仪器,安装恒温槽,并接好线路。经教师检查完毕,方可接通电源。 2、槽体中放入约4/5 容积的蒸馏水。 3、旋松水银接点温度计上端的调节帽上的固定螺丝,旋转调节帽,使水银接点温度计的温度较希望控制的温度低一定温度,打 开搅拌器,继电器。然后加热。加热过程中要严格观察恒温槽中 的精密温度计,以防实际温度超过设定温度。 4、仔细观察恒温槽中的精密温度计,根椐其与控制温度差值的大小,进一步旋转调节帽来调节接点温度计,反复进行,直到实 际温度在设定温度的一定范围内波动。调节时刚开始可以调节幅 度大些,当实际温度快接近设定温度时,调节幅度要很小,不然 很容易冲温。 5、将调节帽固定螺丝旋紧,使之不再转动。 6、记录温度随时间的变化值,以时间作为横坐标,实际温度与设定温度的温差作为纵坐标,绘制恒温槽灵敏度曲线、注意:加热时最后插加热管的插头,关闭电源时首先拔掉加热管的插头。 1、将粘度计垂直夹在恒温槽内,将纯水自A管注入粘度计内, 恒温5 分钟左右,夹紧 管制乳胶管上接洗耳球慢慢抽气,待液体升至G 球的1/2 左右时停止。 打开 两线 次,每次误差 不超过0.2~0.3 秒,取平均值。 3、洗净烘干后,用同样的方法测 10%NaCl溶液的粘度。 4、实验完毕后,按开机相反的顺序关 闭电源,整理实验台。 五、数据记录计处理: 5、10%NaCl溶液粘度计算: 旋转调节帽时,速度宜慢。调节时应密切注意实际温度与所控温度的差别,以决定调节的速度。 1、每次旋转调节帽后,均应 拧紧固定螺丝。 2、实验结束后,千万不要忘了拔掉加热电源。 3、粘度计必须洁净,测定时粘度计要垂直放置,否则影响结果的准确性。 1、如果当电源插头都插上,但温度却一直上升,请问故障可能出现在什么地方? 2、如果当电源插头都插上,但温度却不会上 升,请问故障可能出现在什么地方? 3、计算粘度时要用到液体 的密度,应该如何测量?

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