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化学实验室用电炉的组成部分及工作原理是什么?

实验室电炉系周期作业式节能型电炉,升温快,空耗小,炉温均匀性好,供实验室,工 矿企业作金属元素分析测定和一般金属热处理用。

化学实验室用电炉的组成部分及工作原理是什么?

一、组成部分:炉体、炉膛、发热元件、测温元件、温控仪等几大部分

二、工作原理

实验室电阻炉是以电流通过导体所产生的焦耳热为热源的电炉。

实验室电阻炉以电为热源,通过电热元件将电能转化为热能,在炉内对金属进行加热。电阻炉和火焰比,热效率高,可达50-80℅,热工制度容易控制,劳动条件好,炉体寿命长,适用于要求较严的工件的加热,但耗电费用高。

按传热方式,电阻炉分为辐射式电阻炉和对流式电阻炉。辐射式电阻炉以辐射传热为主,对流传热作用较小;对流式电阻炉以对流传热为主,通常称为空气循环电阻炉,靠热空气进行加热,炉温多低于650℃。

按电热产生方式,电阻炉分为直接加热和间接加热两种。

在直接加热实验室电阻炉中,电流直接通过物料,因电热功率集中在物料本身,所以物料加热很快,适用于要求快速加热的工艺,例如锻造坯料的加热。这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度,例如碳素材料石墨化电炉,能把物料加热到超过2500□。直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉,在粉末冶金中,常用于烧结钨、钽、铌等制品。

采用这种炉子加热时应注意:

①为使物料加热均匀,要求物料各部位的导电截面和电导率一致;

②由于物料自身电阻相当小,为达到所需的电热功率,工作电流相当大,因此送电电极和物料接触要好,以免起电弧烧损物料,而且送电母线的电阻要小,以减少电路损失;

③在供交流电时,要合理配置短网,以免感抗过大而使功率因数过低。

大部分电阻炉是间接加热电阻炉,其中装有专门用来实现电-热转变的电阻体,称为电热体,由它把热能传给炉中物料。这种电炉炉壳用钢板制成,炉膛砌衬耐火材料,内放物料。最常用的电热体是铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒。根据需要,炉内气氛可以是普通气氛、保护气氛或真空。一般电源电压220伏或380伏,必要时配置可调节电压的中间变压器。小型炉(<10千瓦)单相供电,大型炉三相供电。对于品种单一、批料量大的物料,宜采用连续式炉加热。炉温低于700□的电阻炉,多数装置鼓风机,以强化炉内传热,保证均匀加热。用于熔化易熔金属(铅、铅铋合金、铝和镁及其合金等)的电阻炉,可做成坩埚炉;或做成有熔池的反射炉,在炉顶上装设电热体。

实验中一般使用的加热用设备有煤气灯、电炉、电热板等。

⑴煤气灯的使用:煤气灯的式样众多,但构造原理基本相同,如图2-1所示。它由灯座2和金属灯管1两部分组成,金属管下部有螺旋可与灯座相连,其下有几个圆孔为空气入口4。螺旋金属管既可完全关闭也可不同程度地开启圆孔,以调节空气的进入量。灯座侧面有煤气的入口5,可用橡皮管把它和煤气的气门相连,将煤气导入灯内。灯座下面有一螺旋针3(有的煤气灯是在侧面),用以调节煤气的进入量。将它向下旋转时,灯座内进入煤气的孔道放大煤气的进入量即增加。

火焰的调节:先旋转金属管使圆孔关闭,点着火柴,打开煤气门,然后将煤气点着,调节煤气门或灯座下的螺旋针使火焰保持适当高度。这时若煤气燃烧不完全,火焰呈**(系碳粒发光所产生的颜色),温度不高,这种火焰称为还原焰。旋转金属杆,适当调节空气进入量的大小,可使煤气燃烧完全。这种火焰称为正常火焰,它分为 三层,如图2-2所示。表2-1将其分别描述如下:

区域名称火焰颜色温度燃烧反应

a ——最低煤气、空气、进行混合

b 还原焰淡蓝较高燃烧不完全

c 氧化焰淡紫最高(800-900℃)燃烧完全

正常火焰的各个区域进行实验一般都用氧化焰来加热。温度的高低可用调节火焰的大小来控制。如果空气或煤气的进入量调节得不合适时,会产生不正常的火焰,如图2-3所示。当空气的进入量很大或煤气和空气的进入量都很大时,火焰窜出煤气灯出口而临空燃烧,这种火焰称临空火焰。它只在点燃的瞬时产生,当火柴熄灭时,火焰也立即熄灭。当空气的进入量很大,煤气的进入量很小,或者中途煤气的供应突然减少时,都会使煤气在金属管内燃烧,在管口有细长的火焰,这种火焰称侵入火焰,也不能持久。产生侵入火焰时,常使金属灯管烧得很热,此时切勿用手摸金属管,以免烫伤。遇到产生临空火焰和侵入火焰时,应将煤气门关闭,重新点燃和调节火焰。

煤气中含有大量一氧化碳,会使人中毒,因此使用煤气灯时务必防止中毒,不用时一定要将煤气门关闭。如遇漏气,应停止实验,检查煤气灯是否漏气。如果漏气,则设法修理。 ⑵电炉:电炉种类很多,通常实验室用的是电炉丝的。电炉丝是由镍铬合金制的,根据用电量大小,有500W、800W、1000W、2000W等数种。电炉的优点是加热面积大,受热均匀,温度可以控制,因此在实验室广泛使用。使用时需注意防止电路短路,小心触电,不要把热物品溅在电炉丝上,以免电路损坏。

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