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技术文章

如何做恒温槽装配和性能测试？

一、实验目的和要求
　　1、了解恒温槽的构造及恒温原理，初步掌握装配和调试技术。
　　2、学会分析恒温槽的性能。
　　3、掌握接触温度计的调节和使用。

　　二、实验内容和原理
　　本实验研究的是常用的控温装置—恒温水浴。它通过温度控制器控制加热器的工作状态从而实现恒温的目的。当恒温水浴热量散失导致其温度下降到设定值时，控制器使控制加热器工作，系统温度升高，当系统再次达到设定温度时，则自动停止加热。如此循环，可以使系统温度在一定范围内保持恒定。一般恒温槽都用水作为恒温介质，使用温度为20～50℃左右。若需要更高恒温温度（不超过90℃）时，可在水面上加少许白油以防止水的蒸发，90℃以上则可用甘油、白油或其他高沸点物质作为恒温介质。
　　恒温槽一般由浴槽、温度调节器、温度控制器、加热器、搅拌器和温度指示器等部件组成。
　　装配和使用恒温槽的时候，应注意各元件在恒温槽中的布局是否合理，注意各元件的灵敏度，注意感温、温度传递、控制器、加热器等的滞后现象。通常，灵敏度越高，恒温槽内温度波动越小，各区域温度越均匀。灵敏度是恒温槽恒温好坏的一个主要标志。为了提高恒温槽的灵敏度，在设计恒温槽时要注意以下几点：恒温槽介质的热容量要大些，传热效果要好些，尽可能加快电热器与接触温度计间传热的速率，感温元件的热容尽可能小，感温元件与电加热器间距离要近一些，搅拌器效率要高，作调节温度用的加热器功率要恰当。

　　三、主要仪器和设备
　　仪器：玻璃缸1个；温度调节器（导电表）1支；精密电子温差测量仪1台；温度计1支；搅拌器1套；温度控制器（继电器）1台；加热器1只。

　　四、操作方法和实验步骤
　　（1）将蒸馏水灌入浴槽至容积的4/5处，然后将恒温槽所需元件按合理的排布组装成一套恒温槽，并接好所有的线路。
　　（2）打开搅拌器和加热器，使恒温槽内的水温度升高，等温度计显示温度为25℃左右时通过调节调节帽调节温度调节器的温度使之温度在23-25℃之间，固定好调节帽。当指示灯的显示呈红绿交替时即可开始下一步骤。
　　（3）用精密温差测量仪测量已达设定温度的恒温槽的温度波动值，测定点选择恒温槽的上、中、下、左、中、右六点。
　　（4）分别测定加热器在100V和200V电压下恒温槽的温度波动曲线，每隔30s读数一次，连续记录15min。

　　五、实验数据记录和处理
　　测温元件位置（50v电压测定所有数据）上下左中右
　　温度/℃ 最高 0.110 0.015 0.010 0.027 0.011
　　最低 0.067 -0.025 -0.012 -0.024 -0.022
　　波动值/℃ 温差 0.043 0.040 0.022 0.051 0.033
　　平均值 0.038

　　100V加热功率数据：
　　-0.003 -0.019 0.012 0.007 -0.009 -0.025 0.011 -0.001 -0.018 0.009
　　0.007 -0.009 -0.024 0.014 0.001 -0.012 0.008 0.004 -0.006 -0.018
　　0.014 0.002 -0.015 0.002 0.013 -0.003 -0.019 0.015 0.004 -0.009

　　200V加热功率数据：
　　0.000 0.087 0.080 0.062 0.047 0.031 0.015 -0.001 0.095 0.084
　　0.067 0.043 0.030 0.012 0.001 0.084 0.079 0.061 0.045 0.034
　　0.018 0.001 0.088 0.086 0.070 0.056 0.038 0.020 0.003 0.094

　　表一：100V加热功率曲线

　　表二：200V加热功率曲线

　　六、实验结果与讨论

　　1、从温度波动曲线对比可以看出，当温度稳定后，使用小功率加热明显能够减小温度的波动程度，因为温度波动的数量级是小的，所需要的外部稳定热量也是小的，因此只要小功率加热即可满足，使用大功率加热反而更容易引起温度的波动。

　　2、使用温度调节器设定的温度往往比1/10℃温度计显示的温度低0.5～1℃。这与仪器的灵敏度以及信号在各个仪器间传输时的损耗有关，真实的温度要以1/10℃温度计显示的温度为准，温度调节器只是起到一个相对调节的作用，而不需要关心它的读数。

　　3、恒温时不能以接触温度计的刻度为依据，也不能以控温器的温度显示器为依据，必须以恒温槽中1/10℃温度计为准。

　　4、本实验中水的温度降低的速度比较慢，所以要谨慎操作，在水温达到25℃之前调节好控制器，如果不慎温度超过25℃的话可加入少量的冷水。

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