恒温水浴的设计
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恒温水浴的工作原理
恒温水浴的工作原理是通过控制加热设备和恒温装置来维持水温的稳定。
具体的工作原理如下:
1. 加热装置:恒温水浴中通常使用电加热器或加热管来提供热量。
加热装置通过将电能转化为热能,并将热能传递给水,使水温升高。
2. 恒温装置:为了保持水温的稳定,恒温水浴中配备了温度传感器和控制系统。
温度传感器通常位于水浴中,能够感知水温的变化,并将信号传递给控制系统。
3. 控制系统:控制系统接收温度传感器传来的信号,并根据设定的目标温度与当前水温的差异,来调节加热装置的工作。
如果水温低于设定温度,控制系统会启动加热装置;如果水温高于设定温度,控制系统会停止加热装置。
通过不断的反馈控制,控制系统可以维持水温的稳定。
总结来说,恒温水浴的工作原理是通过加热装置提供热能,温度传感器监测水温,控制系统根据设定温度来调节加热装置的工作,以实现水温的恒定。
物理实验技术中的温度调控方法介绍在进行物理实验研究时,控制和调节温度是必不可少的一项技术。
温度的准确控制和调节可以保证实验结果的可靠性和重复性。
本文将介绍物理实验技术中常用的温度调控方法。
一、恒温水浴恒温水浴是物理实验中最常见的温度调控方法之一。
它通过在水中加热或冷却,使水的温度保持在一定范围内,并把待测物质或实验装置放入水浴中,以达到所需的温度条件。
恒温水浴的控温精度较高,适用于许多实验。
然而,恒温水浴的温度范围受限,一般适用于0℃至100℃的温度范围。
二、温度控制器温度控制器是一种通过控制加热器或制冷器对物体进行温度调节的装置。
它通过感知物体的温度,并根据设定的目标温度来控制加热或制冷设备的开关状态,以维持物体的温度在设定范围内。
温度控制器具有精确控制温度的优点,可根据实验需要进行调整。
然而,温度控制器的使用要求相对较高,需要根据实验的温度要求选择合适的控制器,并进行校准和调试。
三、温度计温度计是一种用来测量物体温度的仪器。
常见的温度计有水银温度计、电子温度计、红外线测温仪等。
在物理实验中,选用合适的温度计能够准确测量温度,从而为实验提供可靠的数据。
不同类型的温度计适用于不同的温度范围和实验要求。
例如,水银温度计一般适用于较低的温度范围,电子温度计适合于较高的温度范围,而红外线测温仪可以实现对远距离目标的非接触式测温。
四、绝热条件绝热条件是一种通过避免或减少热量传递的方法来控制温度的方法。
在物理实验中,可以使用绝热材料对实验装置进行包裹,阻止热量的流失或流入,从而维持实验环境的稳定温度。
常见的绝热材料有泡沫塑料、绝热棉、绝热纸等。
绝热条件是一种较为简单且有效的温度调控方法,适用于一些需要保持恒温环境的实验。
五、温度梯度技术温度梯度技术是一种通过在实验装置中创建不同温度区域来实现温度控制的方法。
通过合理设计实验装置的结构和使用具有不同温度的材料,可以在实验中产生温度梯度,从而实现对温度的控制。
恒温水浴原理
恒温水浴是一种常用的实验仪器,用于在实验过程中保持液体温度的稳定性。
其原理基于热传导的性质,通过加热和保温来控制水的温度。
恒温水浴主要由加热装置、恒温控制装置和水浴槽组成。
加热装置通常是电热棒或加热套管,通过电能将热量传递给水,使其升温。
恒温控制装置会监测水的温度,并根据设定的温度调节加热功率,以保持水的恒温状态。
水浴槽则是一个容纳水的容器,其外部通常有一层保温材料以减少热量的散失。
当实验液体需要保持恒定温度时,将该液体放入水浴槽中。
先将水浴槽加热装置的电源接通,通过加热装置向水传递热量,使水的温度逐渐升高。
恒温控制装置会不断检测水的温度,并根据设定的温度值来调节加热功率。
当水的温度接近设定的温度时,控制装置会自动减少加热功率,以避免过热。
一旦水的温度超过设定值,系统将立即停止加热以保持恒温状态。
恒温水浴的应用范围非常广泛,可用于化学实验、生物实验、医学实验等各个领域。
它能够提供稳定的温度环境,使实验结果更加准确可靠。
同时,恒温水浴也能够保护实验人员的安全,避免高温或低温对操作人员造成伤害。
总之,恒温水浴通过加热和保温的方式,能够稳定控制水的温度,使其能够满足实验的需要。
它在科学研究和实验中起到了重要的作用。
恒温水浴锅的原理
恒温水浴锅(Constant Temperature Water Bath)是一种常用的
实验设备,用于在恒定温度下加热、保温或冷却样品。
其原理是基于热传导和热平衡的原理。
恒温水浴锅通常由一个容器、电加热器、温度控制系统和温度传感器组成。
首先,将适量的水注入容器中,然后通过电加热器加热水。
加热器的功率可以根据需要进行调节,以达到所需的温度。
温度传感器会实时监测水的温度,并通过反馈系统与温度控制系统相连。
温度控制系统根据传感器反馈的实时温度数据,通过控制电加热器的加热功率来维持恒定的温度。
当实际温度低于设置的目标温度时,温度控制系统会增加加热器的功率,提高水的温度;当实际温度超过目标温度时,温度控制系统会减少加热功率,以降低水的温度。
通过不断的反馈调节,系统可以有效保持水的温度稳定在设定的范围内。
恒温水浴锅的工作原理基于热平衡的原理。
热平衡是指当两个物体接触时,它们之间的热量交换达到平衡,两者的温度相等。
在恒温水浴锅中,水通过传导将热量传递给样品,使样品的温度逐渐接近水的温度,并最终达到平衡。
通过保持水的温度稳定,并且样品与水接触良好,可以实现对样品的恒温加热、保温或冷却。
总结起来,恒温水浴锅的工作原理是通过控制加热功率和实时
监测温度,以实现对水温度的恒定控制,从而实现对样品的恒温处理。
恒温水浴箱是一种用于在恒定温度下进行实验、样品处理等工作的设备。
它通常由外壳、加热系统、温度控制系统和容器组成。
结构:
1.外壳:恒温水浴箱的外壳通常采用金属材料,如不锈钢或铝合金,具有良好的耐腐蚀性
和散热性能。
2.容器:设有内置容器来装载待加热物体或试管等实验样品。
容器通常由耐热玻璃或塑料
制成,以适应不同的实验需求。
3.加热系统:常见的加热方式是通过电加热器将热量传输到水浴箱中的水或油介质中,使
其温度升高。
加热系统通常配备有温度感应器,以监测并调节加热功率和温度。
4.温度控制系统:用于监测和控制恒温水浴箱的温度。
它通常包括温度传感器、温度显示
器和温度控制器。
温度控制器可以根据预设的温度值自动调节加热功率,以保持恒定的温度。
5.排水系统:恒温水浴箱通常配备排水装置,用于排出废水或更换水介质。
工作原理:
恒温水浴箱的工作原理是通过加热系统和温度控制系统实现恒定的温度控制。
当温度低于设定值时,温度控制系统会监测到,并发送信号给加热系统,启动加热器进行加热。
一旦温度达到设定值,加热系统将减少或停止加热功率,以维持恒定的温度。
同时,温度传感器持续监测温度变化,并通过温度显示器显示当前温度。
通过恒温水浴箱,可以在不同的温度条件下进行各类实验、样品处理等工作,保证实验过程的可靠性和重复性。
它广泛应用于科研、生物学、化学、医药等领域中需要精确控制温度的实验和处理工作。
恒温水浴的恒温原理
恒温水浴是一种常用的实验设备,用于在特定温度下保持溶液或样品的恒温状态。
其恒温原理基于如下几个方面:
1. 电热恒温水浴:这是一种常见的恒温水浴方式。
水浴锅内配有电热器,通过控制加热器的电流来调节水的温度。
在设置温度时,恒温水浴会根据温度传感器的反馈信号来自动调节电流,使得水的温度能够稳定在所设定的恒温值。
2. 水循环恒温水浴:该类型的恒温水浴使用水泵将水从水槽中抽出,并通过加热后重新注入水槽以保持温度稳定。
这种方式可以使得水浴锅中的水温均匀分布,提高了恒温的精度。
3. 混合气体恒温水浴:这一原理是通过将恒温水浴接入一个外部的气体循环系统来实现的。
气体通过冷却和加热装置进行循环,将恒温水浴与样品或溶液进行热交换,从而实现恒温的效果。
无论是哪种恒温水浴方式,都需要配备温度传感器和恒温控制器来监测和调节水温。
恒温水浴的温度范围和精度因设备不同而有所差异,因此在选择使用时需要根据实验的具体要求来确定最适合的恒温水浴设备。
恒温水浴锅和恒温水槽到底有啥区别恒温水浴锅和恒温水槽都是常见的实验室设备,用于在一定温度范围内保持试管、试剂、反应物等恒定的温度,以保证实验的精确性和可重复性。
然而,恒温水浴锅和恒温水槽在设计和使用方面存在一些区别。
设计恒温水槽通常是一个长方形或正方形的容器,内部有一个加热和控温系统。
容器内部有接口,可以放置试管架、反应器、气相色谱柱等物品进行恒温处理。
由于其形状较大,可以同时处理多个试管或反应物,因此适合大批量处理。
恒温水浴锅则是一个类似于平底锅的设备,由底部和四周加热管、控温器和温度传感器组成。
试管或反应物直接放在水浴锅内,靠水浴的热传导达到恒温的效果。
由于其形状较小,一般只能处理单个或少量的试管或反应物,因此适合小批量处理。
使用在使用恒温水槽时,需要首先加入足够的水,并设置好所需的温度。
当水温达到设定温度时,将要处理的试管或反应物放置到水槽内,等待温度稳定后进行实验。
在使用恒温水浴锅时,则需要在底部加入一定量的水并设置好温度。
当水温达到设定温度时,将要处理的试管或反应物直接放置到水浴锅内,等待温度稳定后进行实验。
除此之外,恒温水槽和恒温水浴锅在温度控制方面也有所不同。
恒温水浴锅通常采用PID控制方式,可以实现较高的温度精度,而恒温水槽则一般采用比例控制方式,适合处理较大的试剂容器,但精度可能不如恒温水浴锅。
结论综上所述,恒温水浴锅和恒温水槽的设计、使用和温度控制等方面存在一定的区别。
在实验室中,需要根据实验需求选择适合的设备。
如果需要处理大批量试管或反应物,可以选择恒温水槽;如果只需要处理单个或少量试管或反应物,则可以选择恒温水浴锅。
同时,也需要根据实验的精度要求选择合适的温度控制方式。
超级恒温水浴图ⅠSYC-15超级恒温水浴一、适用范围适用于生物、植物、化工等科学实验,观察试验品在试验过程中的变化情况,质量好的超级恒温槽能连续工作40昼夜——这也是敢称“超级恒温槽”主要原因。
物质的物理化学性质,如粘度、密度、蒸气压、表面张力、折光率等都随温度而改变,要测定这些性质必须在恒温条件下进行。
一些物理化学常数如平衡常数、化学反应速率等也与温度有关,这些常数的测定也需恒温,因此,掌握恒温槽用法十分必要。
二、工作原理及恒温介质的选用恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质温度,以感温元件传感温度,通过数字控温仪与浴槽和电加热搅拌器三者相连,实现自动调节以至恒温的恒温装置。
根据温度控制范围,可用以下液体介质:-60~30℃用乙醇或乙醇水溶液;0~90℃用水;80~160℃用甘油或甘油水溶液;70~300℃用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
三、SYC-15超级恒温水浴的结构恒温水浴一般由浴槽、电加热器、温度计、感温元件、恒温控制仪等部件组成。
通常可分为普通恒温水浴和超级恒温水浴。
1、数字控温仪如图ⅠSYC-15超级恒温水浴的恒温控制核心部分是SWQP数字控温仪。
数字控温仪面板结构如图Ⅱ所示:数字控温仪面板图Ⅰ电源开关控制数字控制仪的通断电;定时按钮可以设置恒温时间,设定的恒温时间在显示屏上可以读出,这里可以运用两按钮增加或减少恒温时间;工作、置数选择开关的选择,可以从对应不同的工作、置数状态指示灯来判别;应用温度控制按钮可以设置恒温状态时的温度,运用四个按钮,可以设置精确到0.01℃时的温度。
2、搅拌加热器在数字控温仪下方固定在浴槽上方的是电加热器控制部分,其结构如图Ⅲ所示。
左边是控制水搅拌开关组,当水搅拌电源开关打向开时,水搅拌指示灯变亮,此时可开控制水搅拌速度开关,打向快时,水搅拌速度快,打向慢时水搅拌速度慢;右边是加热器开关组。
右边是加热器开关组,当电源开关打向开时,加热器开始加热,此时可通过“强”“弱”开关来控制加热器工作强度。
一、仪器的用途标准恒温水浴是用来对沥青混凝土试件(或其它试件)进行加温恒温的仪器。
它能为沥青混凝土的马歇尔稳定度试验提供标准恒温试件,升温恒温自动完成,具有操作方便,劳动强度小,标准化强度高等优点。
二、主要技术参数1、电源220V2、加热功率1000W3、控制温度10-100℃4、仪器工作环境温度-10℃—+45℃5、环境对温度不超过85%三、使用方法1、将预制好的沥青混凝土试件(或其它试件)整齐的排列于水箱内的托板上,然后向水箱内加水,使水浸没试件,并高出试件80mm左右。
2、将温度仪的控制温度选择在所需温度值上,接通仪器的电源、启动仪器、仪器进入升温状态。
3、当加热温度上升至控温仪所控制的温度时,仪器自动停止加热,并使水箱内温度稳定在该温度上,此时记下时间。
4、试件在水箱内温度达到恒定至少30分钟,方可取出试件。
5、试验结束后,旋动水箱底部旋塞,将箱内的水放净,擦净仪器表面水份,将仪器置于通风干燥处。
一、仪器的用途电热恒温水槽是用来对沥青混凝土试件(或其它试件)进行加温恒温的仪器。
它能为沥青混凝土的马歇尔稳定度试验提供标准恒温试件,升温恒温自动完成,具有操作方便,劳动强度小,标准化强度高等优点。
二、主要技术参数1、电源220V2、加热温度1000W3、控制温度10-100℃4、仪器工作环境温度-10℃—+45℃5、环境对温度不超过85%三、使用方法1、将预制好的沥青混凝土试件(或其它试件)整齐的排列于水箱内的托板上,然后向水箱内加水,使水浸没试件,并高出试件80mm左右。
2、将温度仪的控制温度选择在所需温度值上,接通仪器的电源、启动仪器、仪器进入升温状态。
3、当加热温度上升至控温仪所控制的温度时,仪器自动停止加热,并使水箱内温度稳定在该温度上,此时记下时间。
4、试件在水箱内温度达到恒定至少30分钟,方可取出试件。
5、试验结束后,旋动水箱底部旋塞,将箱内的水放净,擦净仪器表面水份,将仪器置于通风干燥处。
恒温水浴的设计
恒温水浴的设计
一、实验目的
1.了解热敏传感器的工作特性和基本原理。
2.利用热敏传感器设计制作恒温水浴。
3.灵活运用所学知识来分析和处理实际问题,增强理论与实践相结合的意识,提高实践能力。
二、实验要求
1.能够设置想要的恒温值,设置恒温水浴的温度范围为0℃~100℃。
2.能够根据当前温度和设定的温度自动进行加热功率的调节,保证水浴的温度快速达到温度,达到稳定值后,能够保持水温的恒定。
3.要求恒温水浴具有比较高的精度和线性性。
三、实验原理
1.本实验要求设计一个恒温水浴,其温度范围为0℃~100℃,要实现对水浴的加热和水浴温度的保持即对温度的控制,这里选用热敏传感器作为温度测量元件。
综合对精度、线性性以及经验等方面的考虑,选择了Pt100作为此恒温水浴的温度传感器。
2.热电阻的工作原理热电阻是中低温区(-200℃~650℃)最常用的一种温度检测器。
它的主要特点是测量精度高,性能稳定。
其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
与热电偶测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻的组织随温度的变化而变化的特性。
温度升高,金属内部原子晶格的振动加剧,从而使金属内部的自由电子通过金属导体时阻碍增大,宏观上表现出电阻率变大,电阻值增加,称之为正温度系数,即电阻值与温度的变化趋势相同。
因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。
3.铂电阻的工作原理温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性,如电阻、电压变化等特性来间接测量。
通过研究发现金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性,利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω,电阻变化率为 0.3851Ω/℃。
铂电阻温度传感器精度高稳定性好,应用温度范围广,是中低温区(-200℃~650℃)最常用的一种温度检测器。
4.恒温水浴系统框图如图(1)所示:
图(1)
原理说明:
(1)测控转换电路主要由Pt100电阻和运算放大器构成,其作用是将水浴温度测量出来,并将其转换成为电压输出。
Pt100作为温度测量元件,由于水浴温度的变化使阻值发生变化,从而导致电桥的电压输出也发生改变;由于传感器的输出信号一般比较微弱,所以需要利用放大器对其进行放大,并按一定的标准对传感器进行定标后,可得到温度到电压的对应变化,实现了温度向电压的转换。
(2)滞回比较电路主要有滞回比较器构成,其作用是将转换所得的电压与给定温度所对应的电压进行比较,并根据比较结果(当前水浴温度值高于给定温度值或者低于给定温度值)以高低电平的形式输出;
(3)执行电路由模拟开关和热电阻构成,其作用是根据滞回比较电路的输出对水浴执行保持或加热动作。
四、实验方案设计
1.恒温水浴的电路如图(2)所示:
图(2)
2.电路分析:
(1)测量转换电路
图(3)
测量转换电路如图(3)所示,其中R14为铂电阻温度传感器,当水浴温度变化时,其阻值随之变化,从而引起电压的变化;定位器R2为调零电阻,电位器R9为增益和量程调整电阻,通过调节R9可以对输出电压进行标定,即:
0℃~0V,100℃~10V;
(2)滞回电压比较电路
图(4)
滞回比较电路如图(4)所示,通过调节电位器R12可得到与给定温度所对应的电压R U ,设滞回比较器的输出为OH U 、OL U ,则有:
R U =V R R 1511
11' (1)
OH U =R U +Z U R R R ⨯+13
1312 (2) OL U =R U -Z U R R R ⨯+13
1312 (3) Z R U R R U U ⨯-=13
121 (4) Z R U R R U U ⨯+
=13122 (5) 其中,Z U 为稳压管电压,为+5V ;1U 为滞回比较器的低门限电平,2U 为滞回比较器的高门限电平。
由式(4)、(5)取R12=1K,R13=100K,R10=1K,当UR=0~10V 时,门限电压分别为0.05V~10.05V 或-0.05V~9.95V ,符合精度要求。
当测量转换电路的输出电压1O U <2U 时,滞回比较器的输出为高电平“1”;当测量转换电路的输出电压1O U >2U 时,滞回比较器的输出为低电平“0”,由此控制模拟开关的通断。
运用滞回比较器还有效地抑制的:“振铃”现象。
3.执行电路
图(5)
执行电路如图(5)所示,当1O U <2U 滞回比较电路的输出U02为“1”时,模拟开关接通,电阻丝发热,给水浴加热;当1O U >2U 滞回比较电路的输出U02
为“0”时,模拟开关断开,通过调节电位器R14使水浴温度得到保持。
3.实验步骤:
(1)检查:连接正确
(2)通电:不连传感器和集成块,检查传感器供电压、集成电路的供电压是否正常。
(3)调试:调整定位器R2使输出为0,调整电位器R9使增益达到最大,当水加热到沸腾时调整电位器R9使输出为10V,此时,完成调零和标定。
五、实验注意事项
1.实验开始前一定要进行调零,否则将会影响随后的实验结果,产生较大误差。
2.标定为一个比较困难的步骤,需耐心、细心地调整电位器R9,直到达到预设温度---电压的关系为止。
3.用热敏传感器进行温度测量时,不应让其与加热容器壁相碰,否则会引起误差。
4.试验中,测量转换电路、滞回比较电路、执行电路等的响应速度都得会影响实验的精度,所以实验器件的选择也很重要,应从稳定性、可靠性和经济性等方面考虑。
签名:
日期:2013年1月6日。