看看实验室内那些不可或缺的加热设备

　　一、电炉

　　电炉同煤气灯一样，是化验室中常用的加热设备。电炉主要是靠一条电阻丝(常用的为镍铬合金丝)通上电流产生热量的，这条电阻丝常称为电炉丝。

　　另有一种能调节不同发热量的电炉，常称为“万用电炉”。其外形如图1 所示。炉盘在上方，炉盘下装有一个单刀多位开关，开关上有几个接触点，每两个接触点间装有一段附加电阻，附加电阻是用多节瓷管套起来的，避免相互接触和跟电炉外壳接触而发生短路或漏电伤人。借滑动金属片的转动来改变和炉丝串联的附加电阻的大小，以调节通过炉丝的电流强度，达到调节电炉发热量的目的。万用电炉的线路如图2 所示。

　　图1 万用电炉

　　当金属滑动片2处在断电点3时，电路不通，电炉处于关闭位置。当金属片转至接触点4时，全部附加电阻与炉丝串联，这时总电阻最大，通过的电流最小，所以炉丝放出热量最少。当金属片转至接触点5时，附加电阻减少一半，电流强度中等，电炉放出热量也是中等。当金属片转至接触点8时，附加电阻为零，电流强度达到最大，电炉放出热量也最大。

　　如果化验室中没有万用电炉，也可以将普通电炉接上功率相当或比它大的自耦调压器。调节输出电压，这样可以任意改变电流强度，亦即可任意改变电炉的发热量，比万用电炉更方便。

　　图2 万用电炉线路示意图

　　1-调温旋钮;2-金属滑动片;3-断电点;4-接线柱(也是金属滑动片接触点);5-中点接线柱;6-附加电阻;7-电炉丝;8-接触点

　　二、电热板和电加热套

　　电热板实际上就是一个封闭式的电炉，一般外形为长方形或者圆形，可调节温度，板上可同时放置比较多的加热物体，而且没有明火。电热板是最近10年来，被国内实验室所认可和接受的一种常规消解设备。电热板控温好、稳定性高、安全性强，可很大程度上帮实验人员解决电炉消解所面临的一些问题。但是电热板也存在一些缺点：能耗大、热能利用率低、加热的有效面积小、处理样品量有限、实验结果的均一性不强。

　　电加热套是加热圆底烧瓶进行蒸馏的专用设备，外壳做成半球形，内部由电热丝、绝缘材料和绝热材料等组成，根据烧瓶大小选用合适的电加热套，使用时常连接自耦调压器，以调节所需温度。

　　电炉、电热板和电加热套使用注意事项

　　(1)电源电压应和电炉、电热板和电加热套本身规定的电压相符。

　　(2)加热容器是玻璃制品或金属制品时，电炉上应垫上石棉网，以防受热不匀导致玻璃器皿破裂和金属容器触及电炉丝引起短路和触电事故。

　　(3)使用电炉、电热板和电加热套的连续工作时间不宜过长，以免影响其使用寿命。

　　(4)电炉凹槽中要经常保持清洁，及时清除灼烧焦糊物(清除时必须断电)，保持炉丝导电良好。电炉和电加热套内防止液体溅落导致漏电或影响其使用寿命。

　　三、消化炉

　　消化炉采用井式电加热方式，使样品在井式电加热炉内加热取得较佳热效应，缩短样品消化煮解时间，从而提高了蛋白质等有机物质含量测定的检测速度。加热体(模块)采用红外石英管，耐强酸强碱，防爆裂，寿命长，符合CE标准。特点是消化管受热面积大、温差小，样品消化一致性好，热效率高，有利于样品的消煮。控温采用数显控温仪，控温准，升温快。同时消化管内溢出的SO2等有害气体，通过消化炉上的排污收集管经抽滤泵排入下水道，有效地抑制有害气体的外逸。

　　消化炉示意图

　　样品的消化步骤

　　称取经粉碎通过40～60目/寸的试样0.3～1g，无损地放入已洗净烘干的消化管内，加水、催化剂和10mL硫酸。

　　1、将消化管分别放入各个消化架的各个孔内，然后置于消化器上，放上已装好密封圈的排污管。

　　2、打开抽气三通进水(自来水)，使抽气三通处于吸气状态。

　　3、再接通电源，打开各自控制开关，转动电位器，调节指示电压为220V，使其快速消化。

　　4、在消化初始阶段，需注意观察，防止试样因急速加热而飞溅(缓解方法：可在消化至飞溅时关机5 min后再开机继续加热)。

　　5、消化结束后，消化管及排污管和整个拖架一起移到冷却架上进行冷却。注意：在冷却过程中，排污管必须保持吸气状态(千万不能将消化管放入水中冷却)。

　　6、防止废气逸出。

　　7、仪器使用结束后，填写使用与维护记录。

　　消化炉的维护与保养

　　1、消化炉的加热温度不可超过500℃，防止仪器发生损坏。

　　2、消化炉在使用过程中，出现不正常现象时，应及时关闭电源，检查故障原因。

　　3、在没有专业维修工程师在场的情况下，不得私自拆卸消化炉。

　　4、消化炉的维修及保养需填写记录。

　　四、马弗炉

　　也称高温电炉，常用于称量分析中灼烧沉淀、测定灰分等工作。

　　热力丝结构的马弗炉，最高使用温度为950℃ ,短时间可以用到1000℃。硅碳棒式马弗炉的发热元件是炉内的硅碳棒，最高使用温度为1350℃，常用工作温度为1300℃。马弗炉根据使用需求又分为固定温度升温和程序温度升温两种类型。

　　马弗炉的炉膛是由耐高温而无涨缩碎裂的氧化硅结合体制成的。炉膛内外壁之间有空槽，炉丝串在空槽中，炉膛四周都有炉丝，如图所示。所以，通电以后，整个炉膛周围被均匀加热而产生高温。

　　炉膛形状

　　硅碳棒式马弗炉，发热元件硅碳棒(一般配铂-铂铑热电偶)分布在炉膛两侧。电阻丝式马弗炉一般配镍铬-镍铝热电偶。

　　硅碳棒式马弗炉炉膛的外围包覆耐火砖、耐火土、石棉板等，以减少热量的损失。外壳包上带角铁的骨架和铁皮，炉门用耐火砖制成，中间开一个小孔，嵌一块透明的云母片，以观察炉内升温情况。当炉膛内呈暗红色时，为600℃左右;达到深桃红色时，为800℃左右;浅桃红色时，为1000℃左右。

　　使用方法及注意事项

　　炉内的温度控制目前普遍采用温度控制器。温度控制器主要是由一块毫伏表和一个继电器组成，连接一支相匹配的热电偶进行温度控制，其接线如图所示。热电偶装在瓷管中并从马弗炉的后部中间小孔伸进炉膛内。热电偶随着炉温不同产生不同的电势，电势的大小直接用温度数值在控制器表头上显示出来。当指示温度的指针(上指针)慢慢上升与事先调好的控制温度指针(下指针)相遇时，继电器立即动作切断电路，停止加热。当温度下降上下指针分开时，继电器又使电路重新接通，电炉又继续加热。如此反复动作，就可达到自动控温目的。一般在灼烧前，将控温指针拨到预定温度的位置，从到达预定温度时计算灼烧时间。

　　温度控制器接线示意图

　　热电偶工作的原理是：用两条不同金属的导线连成一个闭合电路，在其中一个接点加热，另一接点处于不加热(冷点)状态，由于不同金属中的电子浓度和运动速度不同，就产生了电子扩散现象，在闭合电路中就形成了电流，产生了温差电动势。这两种不同金属所接成的电路称为热电偶。把一个毫伏表接在热电偶两端用以测量温差电动势的大小，冷点和热点温差越大，毫伏数越大。毫伏表上的刻度按照所配用的热电偶的特性划成相应的温度数值，可以直接读出温度值。

　　马弗炉使用注意事项

　　1、马弗炉必须放置在稳固的水泥台上，将热电偶棒从马弗炉背后的小孔插入炉膛内，将热电偶的专用导线接至温度控制器的接线柱上。注意正、负极不要接错，以免温度指针反向而损坏。

　　2、查明电炉所需电源电压，配置功率合适的插头、插座和保险丝，并接好地线，避免危险。炉前地上应铺一块厚胶皮布，这样操作时较安全。

　　3、灼烧完毕后，应先拉下电闸，切断电源。但不应立即打开炉门，以免炉膛骤然受冷碎裂。一般可先开一条小缝，让其降温快些，最后用长柄坩埚钳取出被烧物件。

　　4、马弗炉在使用时，要经常照看，防止自控失灵，造成电炉丝烧断等事故。晚间无人值守时，切勿启用马弗炉。

　　5、炉膛内要保持清洁，炉子周围不要堆放易燃易爆物品。

　　6、马弗炉不用时，应切断电源，并将炉门关好，防止耐火材料受潮气侵蚀。

　　五、电热恒温水(油)浴锅

　　常作蒸发和恒温加热用，有单孔和多孔的。

　　电热恒温水浴锅一般都采用水槽式结构。分内外两层，内层用铝板或不锈钢板制成内胆。胆内底部设有电热管和托架。电热管是铜质管，管内装有电炉丝并用绝缘材料包裹，有导线连接温度控制器。外壳用薄钢板制成，外壳与内胆之间填充石棉等绝热材料。温度控制器的全部电器部件均装在水浴锅右侧的电器箱内，控制器所带的感温管则插在内胆中。电器箱表面显示和操作面板。水浴锅左下侧有放水阀门。

　　电热恒温水浴锅

　　水浴锅用电热加温。电源电压为220V。水浴锅恒温范围为37～100℃(需高于室温3℃)，温差为±1℃。油浴锅和水浴锅构造相似，只是把加热介质由水变成了油。恒温油浴锅在实验室中应用非常广泛，是一种必备的高温恒温设备，它是采用高温加热管对导热油进行加热，再通过精密的温控仪表对温度进行精确的控制。油浴锅所使用的油，要根据温度和实验要求来定。温度低的用甘油，高的用棉籽油，一般情况下恒温油浴锅常用的油有：油NO. 1、油NO. 2、橄榄油、棉籽油、石蜡油、麻油、机油、变压器油。这些油中橄榄油、棉籽油、麻油的闪点都在300℃左右，所以如果要进行高温试验，推荐使用这几种油，否则当达到油的着火点时，会非常危险。

　　使用方法及注意事项

　　1、水浴锅的使用方法

　　(1)关闭放水阀门，将水浴锅内注入清水(最好用纯水)至适当的深度，一般不超过水浴锅容量的三分之二。

　　(2)将电源插头接在插座上，并在插座的粗孔安装地线。

　　(3)开启电源开关接通电源，调节调温控制按钮至设定温度。

　　(4)炉丝加热后温度的指数上升到控制的温度时红灯熄灭，此后红灯就不断熄亮，表示恒温控制器发生作用。

　　2、油浴锅的使用方法

　　(1)油浴锅使用时必须先加油于锅内，再接通电源，数字温控表显示实际测量温度，调节旋钮开关。

　　(2)同时观察读数至所需温度值，当设定温度值超过油温时，加热指示灯亮，表明加热器已开始工作。

　　(3)当油温达到所需温度时，恒温指示灯亮，加热指示灯熄。

　　(4)应注意锅内油不能使电热管漏出油面，以免烧坏电热管，造成漏电现象。

　　3、水浴锅的注意事项

　　(1)切记水位一定保持不低于电热管，否则将立即烧坏电热管。

　　(2)控制箱内部不可受潮，以防漏电和损坏控制器。

　　(3)使用时应随时注意水箱是否有渗漏现象。

　　除了普通的电热恒温水浴锅外，还有些精密试验用的超级恒温水浴锅，它用电动循环泵进行搅拌，并有良好的自动控温系统，恒温波动度为±0.05℃。

　　4、油浴锅的注意事项

　　(1)在向油浴锅内注入液体时，要控制液位，严防过量溢出，夏天室内与室外温度差异大，当实验温度达到300℃时，液位应控制在容积的80%左右。

　　(2)禁止使用可燃性、挥发性高的油，所使用的油，要根据温度和实验要求来定。温度低的用甘油，温度高的用棉籽油。

　　(3)油浴锅不要在换气差的场所使用，远离火源、易产生火花地点，以免引发火灾。

　　(4)禁止在无油的情况下空烧，会引起漏电，发生火灾，烧坏加热管。禁止用湿手在湿气过多的地方进行操作，有漏电触电的危险。电源必须使用接地插头。

来源：实验与分析