磁力矩教学实验装置

随着医药、食品、有机合成、石油化工以及核工业等行业的发展，工业中对一些易燃、易爆、有毒、强腐蚀性和贵重介质的搅拌或搅拌反应过程的要求越来越严格，对反应设备清洗和灭菌的要求也十分苛刻。因此，在上述工况中所使用的搅拌釜或搅拌反应釜，其密封要求是应做到零泄漏。在此背景下，磁力密封技术已成为必然的选择，磁力釜(或磁力搅拌器)应运而生 。磁力釜以静密封结构取代动密封，该结构无接触传递力矩，能彻底解决机械密封与填料密封的泄漏问题，并且搅拌部件处于绝对密封状态，是石油化工、有机合成、食品加工、生物制药过程中进行硫化、氢化、氧化及发酵等反应的选择趋势。原理及结构磁力搅拌器是磁力联轴器与搅拌装置的结合，是磁力传动技术的成功应用之一。所谓磁力传动是指以现代磁学为基础，利用永磁材料之间磁力耦合作用实现无接触传递力矩的一种实用技术。磁力传动由磁力联轴器来完成。磁力搅拌器的结构主要包括马达、搅拌装置、主动磁转子、从动磁转子以及隔离套等零部件。其中马达通过传动轴将动力传递给主动磁转子，在磁力耦合的作用下从动磁转子开始转动，从而带动与从动磁转子联接在一起的搅拌装置转动，以达到搅拌的目的。 圆筒式磁力搅拌器圆筒式磁力耦合传动搅拌器是以外磁环套内磁环，并在内外磁环之间设置隔离套，三者同心安装，工作面均为圆柱面，磁体呈瓦形。该传动形式传递力矩较大，对高黏度的物料也有足够的力矩进行充分搅拌，适用于高转速场合。因此，生产用设备主要采用该形式的磁力传动搅拌器。 圆盘式磁力搅拌器圆盘式磁力耦合传动搅拌器中两磁环相向安装，工作面为互相平行的平面，磁体呈扇形。在耦合传动的两磁环之间，通常需设隔离密封罩。该传动形式可简化磁钢的几何尺寸和磁力传动装置的轴向尺寸，但传递的力矩较小，故通常只适用于实验室进行气、液相混合反应的小型反应釜等低转速场合 。实验室用磁力搅拌器目前实验室中使用的搅拌器主要有电动搅拌器和磁力搅拌器两种。实验室用磁力搅拌器主要用于加热或加热搅拌同时进行，适用于黏稠度不是很大的液体或固液混合物。使用时，先将液体放入容器中，再将搅拌子放入液体中，当底座产生磁场后，利用磁力耦合和漩涡的原理，带动搅拌子做圆周循环运动，从而达到搅拌液体的目的。虽然磁力驱动搅拌技术现已取得了很大的成果，但还有很多需要攻克的问题，如:磁场的存在会干扰周围环境 目前常规的下磁力搅拌系统在定位轴的轴瓦处开有导流槽，使罐体内液体进入轴瓦对其进行润滑及在线清洗，但是在生物反应器中罐内细胞培养液进入轴瓦后，细胞培养液中细胞会被碾碎破坏掉，无法正常完成培养 磁力搅拌器的设计目前还没有一套系统和完善的设计方法，磁路的设计、转矩的计算均建立在实验或半实验的基础上，精度有待进一步提高 磁力传动机构的进一步小型化和大型化、高温环境下设计的进一步完善、结构材料和构件的开发选择等都是需要努力的方向。因此，有必要对磁力搅拌技术做更深入的研究和探索，使其不断发展、完善并为科研和生产服务。

磁力搅拌的测控温装置有：双金属温度计的和热电阻加数显表，请问这两种测控温的装置精度相当吗？

恒温磁力搅拌器选型与性能比较 恒温磁力搅拌器作为化学实验基本的实验工具，种类繁多，就形式而言有三大类，热台型，热套型，液浴型；就加热方式而言可分为传导型，辐射型；就适用容器而言，可分为平底型和球底型；不同的形式和加热方式有不同的使用范围和使用性能，选对合适的仪器对于提高实验效率，简化实验装置，以及提高实验质量，保证实验安全都至关重要。 根据市面上在售的众多品牌与种类的恒温磁力搅拌器，笔者归纳总结为以下七类，就使用方式，性能优劣，使用范围，安全性能做一对比，希望对广大实验工作者有所帮助。 一、热台型，采用电阻丝作为加热源，金属台板封闭，通过热传导方式加热，这类在市场上非常多，一般适合于烧杯、三角瓶等平底型容器，使用温度范围较宽，一般可达300度左右，热台底部附一磁力搅拌装置，控温传感器置于容器内测量溶液温度，基于热传导的梯度传热特性，溶液温度到达恒温点时，热台温度要远高于恒温点，热量将导致溶液温度继续升高，温冲较大，恒温精度一般在+2度左右；也有不少用户采用这种热台上面放置容器，容器内放置水或者导热油，用于烧瓶等园底容器加热使用，水浴时恒温精度会有所提高，但使用温度只能用于低于100度的实验中；油浴时，测温传感器放于油浴中或溶液中都会有较大的温度偏差和温度波动，主要原因在于导热油温度均匀性较差以及导热率较低，另一方面，当使用温度高于200度时，导热油会冒烟，更高的温度可能会导致导热油聚合失效；还有一种采用辅金属套置于热台上加热的使用方式，因为多了一层传热介质，热传导效果会更差，控温效果也不理想。 二、电热套型，采用电阻丝包裹石棉纤维编织成与烧瓶形状吻合的加热套作为热源，热传导方式加热，使用温度较高，一般可达400度，因为形状固定，这类只能适合单一规格烧瓶使用，电热套底部附一磁力搅拌装置，控温传感器一般置于烧瓶内测温，同样，由于热传导的梯度传热特性，溶液温冲较大，控温精度一般+2度左右。也有用户将传感器置于热套内测温，因为没有均匀的测温点，实际溶液控温精度很差；这类仪器还有一个缺点是防护性能较差，一旦意外撒落液体于加热套内，很可能导致易燃溶液着火或者加热丝烧断。 三、水浴型，采用电热管作为热源，内置于一容器内，容器内加水，以水作为传热介质，附一磁力搅拌装置，能够达到较好的控温效果，控温一般可以达到+1度以内，这类只能适合温度要求低于100度的实验，另一方面，当使用温度高于80度左右时，水会蒸发较快，需要及时补充。 四、油浴型，采用电热管作为热源，内置于一容器内，容器内加导热油，以油作为传热介质，反应容器烧瓶置于油浴中，附一磁力搅拌装置，传感器置于油浴或溶液中测温，这类仪器使用范围较水浴温度范围提高不少，一般适用于200度以下实验，但由于导热油传热较差的原因，控温精度一般在+（2---5）度，导热油使用温度高于200度会冒烟，高温可用于250度左右，更高温度可能会使导热油聚合，无法使用，另一方面，这种结构的仪器一般采用加热管内置油锅内，使用中千万不能让加热管露出液面，轻者加热管损坏，重者高温加热管可能会引燃导热油，引起失火事故，相关实验室着火事故大多由此引起。 五、金属加热套型，采用电热管作为热源，将金属电热管内嵌于金属套中，金属套一般做成跟反应容器相吻合的形状，跟电热套型类似，适合固定形状的容器，一台仪器只能使用一种容器，由于金属套导热率高传热均匀适合内置传感器控温，同时也可防护漏液损坏，这类仪器使用性能优于普通电热套型，也优于热台型辅助金属套加热方式，使用温度一般可达到300度左右，恒温精度一般+1度左右；缺点是金属套与烧瓶的吻合度难以统一，不同厂家的烧瓶尺寸不一致，造成使用过程中有的烧瓶无法放入，有的烧瓶放入间隙较大，传热效果较差，只能选用与厂家热套相吻合的烧瓶使用。 六，红外线加热型，采用红外线作为热源，一般有两类，一种采用平板微晶玻璃隔离，适合平底容器，另一种采用凹面型微晶玻璃套隔离，适合烧瓶类球底容器；由于是辐射传热方式，不需要紧密接触，不受容器容量规格限制，另外，红外线发热有很强的即时性，通电瞬间即可达到很高的温度，热量通过辐射方式及时传递到反应容器，避免了传导热的滞后性，附一磁力搅拌装置，传感器放置于反应容器内，控温精度很高，一般可达+（0.2---0.5）度，使用温度可达350度左右，另一方面，基于微晶玻璃的耐腐蚀性能，可以防护大部分洒落药品的腐蚀，缺点是小容量反应容器使用时，传感器插入反应容器不太方便，还有一些光敏性反应不适合，红外线可能会干扰反应；但总体而言，这类仪器使用性能相较其他几种有明显的优势，尤其是对于凹面加热套型，一机适合多种规格烧瓶，控温精度高，加热均匀，升温迅速，安全防腐。 七，液态金属浴型，采用电热管作为热源，内嵌于金属容器内，容器内加入低熔点金属作为介质，适合较小容量的园底烧瓶或试管使用，低熔点金属熔点70度，适合70度以上加热反应实验，金属具有良好的导热特性，导热率是导热油的五倍，液态金属与反应容器接触紧密，传热性能良好，液态金属还有一定的磁性，配合磁力搅拌装置更利于传热，控温精度可达+1度；配合内置传感器的金属加热套，可以避免小容量反应容器插入传感器带来的不便，使用温度一般可达350度左右；液态金属沸点800度左右，不存在挥发的问题，但会有缓慢氧化损耗，由于液态金属比重较大，浮力会较大，不适合较大容量反应容器使用，对于250ml以下烧瓶而言使用性能以及安全性大大优于油浴。 综上所述，各种类型的恒温磁力搅拌器各有优缺点，近年来，随着一些生产厂家不断地创新改进，性能优异的新产品不断涌现，化学反应实验将会变得越来越安全、便捷。