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消化炉热传导介质对消化质量的影响

消化炉热传导介质对消化质量的影响

消化炉在实验室里是个耗能大户，且又决定了定氮的质量，如何降低耗能而又满足消化的要**选择消化炉的要考虑的。一个铝锭或石墨20孔的消化炉功率一般都在3500W左右，（沛欧石英辐射消化炉功率仅仅2200W）。目前国内市场上供应的消化炉加热均通过电加热，而热传导是通过介质传导到消化管，所以不同的介质对消化炉的品质和能耗有直接关系，在此我们讨论一下消化炉热传导介质对消化质量的影响。（假设消化炉保温性都是良好的）。
1 铝锭为传导介质的消化炉
优点：铝锭热传导较快（导热系数可达237W/mK)，导热系数高使得样品间温差较小。如果有足够体积的铝锭，就能保障样品温度的稳定性减小温度波动，且即便和硫酸接触便生成密致的硫酸铝层，不会深入铝锭内部，所以铝锭也是很好的防腐的选择。
缺点：铝锭是通过热的接触传导，要温度恒定必须有足够大的体积（薄薄一片铝锭效果较差）电加热产生的可见光和近红外光都没有利用，所以热能利用效率低，能耗较高。
由于铝锭的稳定性和样品间温差较小。受到市场的认可。（加热方式和铝锭的大小都会影响消化炉的质量，在此不做讨论）
2 石墨为传导介质的消化炉
优点：同体积铝锭价格是石墨的3倍，所以石墨消化炉成本低得明显。
缺点：由于石墨非金属特性即热传导慢（导热系数只有129W/m.k，比铝锭237W/m.k低多了。),且石墨导热系数随温度升高而降低，更使得介质上面的消化管温度不一，温差大，容易挂壁，影响消化质量。所以石墨一般在200度以下作为传导介质尚可，毕竟有价格优势，400度以上石墨导热系数明显下降，石墨的缺点明显显现。价格优势的代价是消化质量明显下降，挂壁严重。
3 红外石英辐射消化炉
石英加热元件采用珠光乳白石英管配用电热材料，具有优良可靠的远红外辐射特性,通电后,电阻丝发出的红外光波与可见光波中97％被乳白管所阻挡吸收，使石英管壁温度升高产生硅氧键分子振动辐射出远红外光波,这样使97％可见光和近红外光可转为远红外辐射。克服了单纯使用透明石英玻璃带来的透过可见和近红外的弊端,从而有效地使电能转化为远红外光波。
靠热辐射来加热样品，特点是：升温快，样品间温差小、传导极快，温控准确。一般应用于有高要求样品的消化，例：牛奶、食品、饲料、保健品等容易挂壁的样品。例如：有较快的升温和降温速度。程序升温可以根据样品的特点来选择升温曲线，有利高质量样品的消化，从而杜绝样品的挂壁现象、进而使得样品消化效率的大大提高，
优点：样品间温差小，由于采用热辐射使得消化管间温差变小。
温度控制性能优良：由于石英辐射热惯性小，在温控时温度超调小，能使炉温尽快达到目的温度，这是铝锭和石墨介质无法媲美的。
减低能耗：由于铝锭或石墨通过接触传导，且大量的可见和近红外光不能利用，使得能量浪费，而石英辐射利用了97%的可见和近红外光波转换成远红外光波辐射，电、热能转换效率高。
由于石英化学特性稳定，即便和硫酸接触不会影响石英的功能，具有高品质的防腐性能，延长电加热丝的使用寿命。而石墨的热惯性大而使得温度超调大，那么电阻丝的表面温度和石墨温差很大，使得电阻丝寿命短，容易断。石英的一定的温度下产生辐射的特性决定了电阻丝表面温度的限定，使得消化管和电阻丝温差很小，电阻丝寿命明显延长。
缺点：由于珠光乳白石英管加工要求高，且生产成本较高，但由于使用成本很低（相比较铝锭和石墨）从长时间看石英辐射加热性价比很高，用户接受度越来越高。

以下三种介质对消化炉质量的影响

	SKD-20S2红外石英消化炉	铝锭介质消化炉	石墨介质消化炉
加热功率（W）	2200	3500	3500
升温速度（400度）	20分	35-40分	35-40分
保温功率	50%-80%额定功率	70%-100%额定功率	70%-100%额定功率
热传导系数(考察孔间温差）	没有传导延迟	237W/mk	129W/mk（随温度升高而下降）
温度均匀性	红外辐射，均匀	均匀	不均匀（传导温度低）
能耗	节能40%	较好能	耗能
温控方式	程序升温	直接到目标温度	直接到目标温度
介质价格/m2	-------	4.6万RMB	2万RMB
温度控制精度	**，超调小	**，超调不大	超调大，精度低

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