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消化炉热传导介质对消化质量的影响

发布:上海沛欧分析仪器有限公司
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      消化炉在实验室里是个耗能大户,且又决定了定氮的质量,如何降低耗能而又满足消化的要求是选择消化炉的要考虑的。一个铝锭或石墨20孔的消化炉功率一般都在3500W左右,(沛欧石英辐射消化炉功率仅仅2200W)。目前国内市场上供应的消化炉加热均通过电加热,而热传导是通过介质传导到消化管,所以不同的介质对消化炉的品质和能耗有直接关系,在此我们讨论一下消化炉热传导介质对消化质量的影响。(假设消化炉保温性都是良好的)。
1 铝锭为传导介质的消化炉
      优点:铝锭热传导较快(导热系数可达237W/mK),导热系数高使得样品间温差较小。如果有足够体积的铝锭,就能保障样品温度的稳定性减小温度波动,且即便和硫酸接触便生成密致的硫酸铝层,不会深入铝锭内部,所以铝锭也是很好的防腐的选择。
      缺点:铝锭是通过热的接触传导,要温度恒定必须有足够大的体积(薄薄一片铝锭效果较差)电加热产生的可见光和近红外光都没有利用,所以热能利用效率低,能耗较高。
由于铝锭的稳定性和样品间温差较小。受到市场的认可。(加热方式和铝锭的大小都会影响消化炉的质量,在此不做讨论)
2 石墨为传导介质的消化炉
      优点:同体积铝锭价格是石墨的3倍,所以石墨消化炉成本低得明显。 
      缺点:由于石墨非金属特性即热传导慢(导热系数只有129W/m.k,比铝锭237W/m.k低多了。),且石墨导热系数随温度升高而降低,更使得介质上面的消化管温度不一,温差大,容易挂壁,影响消化质量。所以石墨一般在200度以下作为传导介质尚可,毕竟有价格优势,400度以上石墨导热系数明显下降,石墨的缺点明显显现。价格优势的代价是消化质量明显下降,挂壁严重。
3 红外石英辐射消化炉 
      石英加热元件采用珠光乳白石英管配用电热材料,具有优良可靠的远红外辐射特性,通电后,电阻丝发出的红外光波与可见光波中97%被乳白管所阻挡吸收,使石英管壁温度升高产生硅氧键分子振动辐射出远红外光波,这样使97%可见光和近红外光可转为远红外辐射。克服了单纯使用透明石英玻璃带来的透过可见和近红外的弊端,从而有效地使电能转化为远红外光波。
      靠热辐射来加热样品,特点是:升温快,样品间温差小、传导极快,温控准确。一般应用于有高要求样品的消化,例:牛奶、食品、饲料、保健品等容易挂壁的样品。例如:有较快的升温和降温速度。程序升温可以根据样品的特点来选择升温曲线,有利高质量样品的消化,从而杜绝样品的挂壁现象、进而使得样品消化效率的大大提高。
      优点:样品间温差小,由于采用热辐射使得消化管间温差变小。 
      温度控制性能优良:由于石英辐射热惯性小,在温控时温度超调小,能使炉温尽快达到目的温度,这是铝锭和石墨介质无法媲美的。 
      减低能耗:由于铝锭或石墨通过接触传导,且大量的可见和近红外光不能利用,使得能量浪费,而石英辐射利用了97%的可见和近红外光波转换成远红外光波辐射,电、热能转换效率高。 
由于石英化学特性稳定,即便和硫酸接触不会影响石英的功能,具有高品质的防腐性能,延长电加热丝的使用寿命。而石墨的热惯性大而使得温度超调大,那么电阻丝的表面温度和石墨温差很大,使得电阻丝寿命短,容易断。石英的一定的温度下产生辐射的特性决定了电阻丝表面温度的限定,使得消化管和电阻丝温差很小,电阻丝寿命明显延长。 
       缺点:由于珠光乳白石英管加工要求高,且生产成本较高,但由于使用成本很低(相比较铝锭和石墨)从长时间看石英辐射加热性价比很高,用户接受度越来越高。       


(来源:上海沛欧分析仪器有限公司)

2019-07-02 14:22:05
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