恒温槽调节及影响恒温槽灵敏度

中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：物理化学实验名称：恒温槽调节及影响恒温槽灵敏度因素考察实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交实验报告学生姓名：学号：年级专业层次：学习中心：提交时间：2016年10月24日一、实验目的1．了解恒温槽的构造及恒温原理，考察恒温槽灵敏度的影响因素，掌握恒温槽的使用方法。2．学习使用热敏电阻及自动平衡记录仪测定温差的方法二、实验原理实验原理恒温槽装置示意图如图1所示，由槽体、恒温介质、加热器（或冷却器）、温度指示器、搅拌器和温度控制器等部分组成。继电器必须和接触温度计、加热器配套使用。接触温度计是一支可以导电的特殊温度计，又称为导电表或水银控制器，如图2所示。它有两个电极，一个固定与底部的水银球相连，另一个可调电极是金属丝，由上部伸入毛细管内。顶端有一磁铁，可以旋转螺旋丝杆，用以调节金属丝的高低位置，从而调节设定温度。当温度升高时，毛细管中水银柱上升与一金属丝接触，两电极导通，使继电器线圈中电流断开，加热器停止加热;当温度降低时，水银柱与金属丝断开，继电器线圈通过电流，使加热器线路接通，温度又回升。如此，不断反复，使恒温槽控制在一个微小的温度区间波动，被测体系的温度也就限制在一个相应的微小区间内，从而达到恒温的目的。恒温槽的温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后，恒温介质温度上升，热量的传递使水银温度计中的水银柱上升。但热量的传递需要时间，因此常出现温度传递的滞后，往往是加热器附近介质的温度超过设定温度，所以恒温槽的温度超过设定温度。同理，降温时也会出现滞后现象。由此可知，恒温槽控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。为了考察诸因素对恒温槽灵敏度的影响，需要用热敏电阻测量恒温槽内介质温度的涨落，一般要配用不平衡电桥和自动记录仪。影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有：（1）加热器功率；（2）搅拌器的转速；（3）恒温介质的流动性；（4）各部件的位置；（5）环境温度与设定温度的差值。图1：恒温槽的装置示意1、浴槽；2、加热器；3、搅拌器；4、温度计5、接触温度计；6、继电器；7、热敏电阻图2：接触温度计结构示意图1、磁铁；2、固定螺钉；3、螺杆；4、标铁；5、钨丝；6、水银柱；7、水槽；8、接触点引线三、实验仪器实验仪器恒温槽、不平衡电桥、记录仪、变压器、变阻箱、电子继电器、热敏电阻四、操作步骤四、操作步骤1、安装恒温槽，将加热圈放入槽体，安装接触温度计、精密温度计，固定搅拌器，安装搅拌杆，调节各连线布局合理。2、调节恒温槽至30°C。顺时针转动接触温度计上方磁铁，调节标铁位置，使其上连低于指定温度1-2°C。接通电源，打开搅拌器开关，调节转速，打开电子继电器开关。黄灯亮，加热器开始加热，黄灯灭，观察水银温度计，若低于30°C，以逐步逼近的调节方法，使恒温槽温度恒定在30°C±0.1°C的范围内。恒温槽温度达到30°C后，固定温度计螺钉。3、将甲电池连接至电桥上，将电阻箱与电桥相连，接好热敏电阻，将记录仪信号线接至电桥上，将电压器与电子继电器相连。打开电源，调节好记录仪，调节加热器电压为220伏，正常搅拌速度，打开电桥开关至通路。根据热敏电阻阻值，调节电阻箱数值，观察记录仪画出的温度波动曲线。其它条件不变，调节电压为80伏，观察记录仪画出的温度波动曲线，考察加热功率对恒温槽的影响。恢复加热器电压220伏，降低搅拌器转速，观察记录仪画出的温度波动曲线，考察搅拌速度对恒温槽的影响。五、实验数据处理实验数据处理实验中记录的不同条件下恒温槽温度波动峰如图1所示。从记录纸上读出各条件下温度波动的峰高数，计算温度波动值，数据列于表1中。实验结果说明，低的加热功率及高的搅拌速率有利于提高恒温槽的灵敏度，实验中采取的220V、正常搅拌（恒温介质液面刚有小漩涡）条件下，能够满足一般实验要求恒温槽温度波动在±0.1°C的灵敏度要求范围。图1加热功率及搅拌速率对恒温槽温度波动的影响表1加热功率及搅拌速率对恒温槽灵敏度的影响220V，正常搅拌80V，正常搅拌220V，慢速搅拌峰Ⅰ格数/个41.510.255.5峰Ⅱ格数/个42.010.556.8峰Ⅲ格数/个40.510.357.0峰平均格数/个41.310.356.4平均温度（°C）0.190.0470.26温度波动（°C）±0.095±0.024±0.13说明：记录仪0.0046°C/格六、分析及结论分析及结论根据实验得知，影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有：（1）恒温介质的流动性：流动性好，传热性能好，则控温灵敏度高；（2）加热器的功率：功率适宜，热容量小，则控温灵敏度高；（3）搅拌器的转速：搅拌速率要足够大，才能保证恒温槽内温度均匀。备注：该报告纳入考核，占总评成绩的10%。