Жидкостные термостаты для чего

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Что такое жидкостной лабораторный термостат и зачем он нужен

Термостаты находят применение в различных отраслях, некоторые из которых являются привычными для широкого круга лиц, а некоторые – специализированными. Прежде чем осознать, как работает термостат, важно также понять, что такое термостат. Это устройство, являющийся частью системы нагревания и/или охлаждения, который измеряет температуру внутри рабочей области, а затем на основании показаний принимает решение о том, нужно ли активировать нагрев или охлаждение.

Термостат был изобретен в 17 веке и состоял из поплавка, присутствующего в ртутном термометре и соединенного с крышкой заслонки, размещенной на печи. Когда ртуть в термометре достигла определенного уровня, поплавок сдвинулся, и заслонка закрылась. Хотя это простое устройство, оно проложило путь для современных термостатов. И сегодня они работают везде, в том числе и в лабораториях. К таким устройствам относится термостат жидкостной лабораторный, который отличается высоким качеством и предназначен для специализированных задач.

Если рассматривать такой термостат в первом приближении, то он представляет собой активируемый нагревом переключатель, который поставляется с датчиком температуры. Этот переключатель размыкается или замыкается, в результате чего электрическая цепь, которая отвечает за нагрев и охлаждение, замыкается или разъединяется. Термостаты работают по принципу теплового расширения. Этот принцип управляет выключением или включением электрической цепи. Наиболее распространенные типы механических термостатов обычно используют либо биметаллические полосы, либо сильфоны, заполненные газом. Хотя цифровые термостаты используют тот же принцип, но все контролируется микросхемой и встроенным мини-компьютером.

Функцией жидкостного лабораторного термостата является нагревание и/или охлаждение различных жидких теплоносителей. Такой терморегулятор представляет собой устройство управления, с помощью которого датчик температуры позволяет записывать фактическую температуру по сравнению с определенным целевым значением и с помощью регулировочного устройства устанавливать целевое значение. Цепь управления терморегулятора служит для доведения определенной температуры – регулируемого параметра – до требуемого целевого значения и поддержания его как можно более постоянным. Если между целевым значением и фактическим значением регулируемого параметра возникает разница, регулятор температуры учитывает это соответствующим образом.

Значение, которое необходимо изменить для этой цели, является корректирующим параметром. Изменение регулировочного параметра должно привести к коррекции регулирующего параметра, посредством которого разница уменьшается или полностью устраняется. Требуемое для этого устройство содержит привод и элемент управления. Элемент, который сравнивает фактические и целевые значения и определяет значение регулирующего устройства, называется просто регулятором. На практике регуляторы часто объединяются с датчиками и блоками управления в устройстве. В дополнение к терморегулятору лабораторные термостаты также имеют насос и емкость для хранения жидкости теплообменника.

Источник

Поверка и калибровка

Выбор жидкостного термостата

Основные характеристики, которые должны быть обязательно приведены в технической документации на жидкостной термостат следующие:

— диапазон температур
— кратковременная стабильность (начало, середина и конец диапазона)
— долговременная стабильность (начало, середина и конец диапазона)
— однородность температуры в рабочем объеме (начало и конец диапазона)
— точность выхода на заданную температуру (при нескольких температурах)

Кроме того, в термостатах, работающих в широком диапазоне, для получения максимальной стабильности, желательно, чтобы была возможность несложной перенастройки параметров регулирования, например, диапазона регулирования, т.к. для разных температур изменяются условия теплообмена и вязкость жидкости.

Встречаются случаи, когда в спецификации на термостат приведена лишь одна цифра по стабильности и точности выхода на заданную температуру. Надо иметь в виду, что это допустимо только в узких диапазонах температур и только для грубых термостатов. Если необходимо достичь стабильности в лучше ± 0,02 °С необходимо запросить у фирмы-изготовителя график измерения стабильности при нескольких значениях температуры.

Все вышеперечисленные характеристики термостата зависят от конструкции термостата, термостатирующей жидкости, точности регулятора температуры.

Конструкции жидкостных термостатов

Совершенствование термостатов идет по пути применения современных регуляторов и датчиков температуры, изменения конструкции резервуара и изменения принципа перемешивания.

Одна из наиболее удачных конструкций – переливной термостат. Он имеет два резервуара, в одном из которых происходит перемешивание, в другой погружаются поверяемые термометры. Жидкость должна переливаться из одного объема в другой, создавая непрерывный вертикальный поток и практически ликвидируя вертикальный градиент температуры.

Вторая современная конструкция – термостат с двумя резервуарами, разделенными решеткой. Внутри одного резервуара непрерывно работает мешалка с несколькими пропеллерами, распределенными по глубине и перемешивающими разные горизонтальные слои жидкости. Таким образом, вертикальный и горизонтальный градиент сводятся к минимуму.

Третий тип – термостаты с насосами вместо мешалок. Они очень хорошо зарекомендовали себя с заполнением дистиллированной водой или спиртом, но для масляных термостатов существует проблема загрязнения насоса окисляющимся или полимеризирующимся маслом. У термостатов с насосами может также наблюдаться некоторый горизонтальный градиент температуры, из-за существования вертикальных потоков.

В конструкции важно также продумать расположение нагревателей и охладителей. Учитывая, что поток тепла устремляется вверх, хорошим вариантом является расположение нагревательного блока в днище резервуара. Встроенный охладитель может также располагаться в днище или в стенке термостата, но иногда выполняется в виде отдельного охладительного змеевика, который можно вводить в термостат по желанию и выводить из него. Существуют также термостаты со змеевиком, в который подается жидкость, охлажденная в другом термостате. Такие конструкции менее практичны и обычно не такие стабильные, как термостаты со встроенной системой охлаждения.

Необходимо помнить, что у каждой фирмы есть свое “Know-how”, но чем больше вопросов о конструкции Вы зададите, тем яснее станет, можно ли верить заявленным характеристикам термостата. Рекомендуем запрашивать как можно больше экспериментальных графиков измерения стабильности и градиентов при различных температурах.

Выбор жидкости для термостата

Жидкость зависит от требуемого диапазона температур.

Лучшая жидкость – дистиллированная вода. Единственный ее недостаток – ограниченный диапазон температур – от 5 до 95 °С. Все остальные характеристики превосходят другие возможные жидкости. Воду можно часто менять. Она обладает минимальной вязкостью. В каждой лаборатории, занимающейся поверкой должен быть отдельный водяной термостат, в который никогда не заливается масло или другая жидкость.

(Ремарка автора (НМ) : все сказанное о термостатах должно учитываться при разработке методики подбора пар термометров для теплосчетчиков. Даже с экономической точки зрения следует все же исключить точку 180 °С и обходиться водяным термостатом.)

Итак мы советуем приобрести три термостата : водяной, криостат (спирт), масляный (силиконовое масло). Приведем примерную стоимость жидкостей для термостатов

Отметим, что широко распространенное масло ПМС-100 имеет кинематическую вязкость 100 сСт, что в два раза выше требований к вязкости для импортных жидкостей (от 10 до 50 сСт). Это создает препятствия для получения высокой стабильности.

Солевые термостаты

Эти термостаты используются обычно в диапазоне от 300 до 550 °С. В России они практически не применяются. В иностранных поверочных лабораториях – это широко используемое оборудование, особенно для поверки термометров, требующих высокотемпературной градуировочной точки и термопар. Соль поставляется в твердом виде в виде гранул и плавится в самом термостате. Соль очень гигроскопична и для ее хранения необходимо поддерживать влажность не более 50% и не допускать попадания воды. Термометры погружаются в расплавленную соль, и после поверки соль может быть легко смыта с них под струей воды. После 400 °С необходима вытяжная вентиляция. Длительная работа при температуре выше 450 °С приводит к постепенному изменению состава и разрушению соли. Необходима периодическая ее замена. Поверка термометров в солевых термостатах экономически обоснована, т.к. соль не дорогая. Достижимая стабильность температуры ± 0,01 °С при 550 °С.

Применение выравнивающего блока

Выравнивающий блок повышает тепловую инерцию и улучшает кратковременную стабильность температуры. Однако, применение блока имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, диаметр каналов в блоке должен быть подходящим для термометров различных типов, либо необходимо иметь несколько блоков под разные диаметры термометров.

Во-вторых, каналы блока загрязняются маслом и необходимо их очищать

В-третьих, сам монтаж блока в термостат доставляет неудобства поверителю

Современные термостаты могут обеспечить кратковременную стабильность в несколько мК. Без блока можно поверять больше термометров и избежать проблем с креплением, сменой и очисткой блоков. Мы советуем не использовать блоки, а выбрать хороший термостат.

Регулирование температуры

Стабильность температуры в термостате во многом зависит от выбора датчика и регулятора температуры. Самыми надежными датчиками считаются миниатюрные платиновые термометры сопротивления с индивидуальной градуировкой и малой инерционностью. Для температур от 0 до 100 °С иногда используются термисторы и кварцевые термометры. Термисторы имеют то преимущество, что не требуют четырехпроводной схемы включения. Термометры сопротивления могут работать в более широком диапазоне температур, но часто проявляют гистерезис, т.е. их показания могут отличаться при нагреве и охлаждении термостата, что влияет на точность выхода на заданное значение температуры и на точность калибровки при использовании внутреннего датчика термометра в качестве образцового. Термометры при длительном использовании могут иметь дрейф индивидуальной градуировочной характеристики и иногда в термостатах предусмотрена возможность корректировки коэффициентов внутреннего термометра, по результатам его сличения с образцовым термометром, погружаемым в термостат.

Современные регуляторы температуры далеко отошли от простого «включено-выключено» и реализуют сложный закон регулирования, параметры которого зависят от температуры, инерционности термостата, вязкости жидкости и обычно побираются на заводе-изготовителе. Однако, если высокоточный термостат предназначен для широкого диапазона температур, в котором вязкость жидкости и условия теплообмена могут меняться, то изготовитель должен предоставить возможность для потребителя изменять параметры регулирования и рекомендовать нужные для получения максимальной стабильности значения.

Ознакомьтесь с жидкостными термометатами из нашего каталога >>>

Источник

Выбираем термостат для лаборатории.

Как выбрать термостат для лаборатории и не ошибиться?

В огромном многообразии лабораторных термостатов на рынке трудно не потеряться. Как выбрать термостат для лаборатории и не ошибиться? Какая модель лучше? Что купить, чтобы не переплатить? С чего начать? На эти и другие вопросы мы попробуем найти ответ в данной статье. Но начнём с самого начала

Зачем нужен термостат?

Какие бывают термостаты?

Первое, на что следует обратить внимание, это тип термостата: жидкостной или суховоздушный. В первом случае ваш образец будет погружен в жидкость, во втором случае останется сухим.

Жидкостные термостаты

Однако, следует помнить, что ниже 0°С и выше 100°С водяные термостаты работать не могут вследствие изменения агрегатного состояния воды. В этой ситуации на помощь приходят масляные бани и термостаты. В зависимости от теплоносителя, они могут обеспечивать работу до 200 градусов С и выше.

Суховоздушные термостаты

Настольные модели суховоздушных термостатов также весьма востребованы. Одной из разновидностей настольных суховоздушных термостатоов являются твердотельные термостаты. Они, как правило, имеют встроенные штативы для пробирок. Например, Термостат твердотельный TAGLER НТ-120. Для определения ХПК используются модели термостатов, которые принято называть термореакторами. Например Термореактор TAGLER НТ-170 ХПК или Термореактор лабораторный «Термион»

Есть ещё ряд характеристик, важных для термостата, как то возможность подключения к внешнему контуру, наличие регистрационного удостоверения МинЗдрава РФ, возможность аттестации и др. Эти и другие вопросы целесообразно обсудить со специалистом.

Источник

Сравнение лабораторных жидкостных термостатов производства ТЕРМЭКС и ЛОИП

В России существует два основных производителя жидкостных лабораторных термостатов — это ООО «ТЕРМЭКС», г. Томск и АО «Лабораторное Оборудование и Приборы» (ЛОИП), г. Санкт-Петербург. Оба предприятия имеют более чем 25-и летнюю историю и производят современное качественное лабораторное оборудование для предприятий нефтяной отрасли и общелабораторного применения.

Основой любого жидкостного термостата является блок регулирования температуры (по терминологии ТЕРМЭКС) или погружной термостат-циркулятор (по терминологии ЛОиП). Несмотря на разницу в определениях, в обоих случаях имеется в виду функционально законченное устройство, содержащее, как минимум, циркуляционный насос и терморегулятор с нагревателем и датчиком температуры.

Предприятие ТЕРМЭКС серийно выпускает 9 различных блоков регулирования температуры. Все блоки имеют практически одинаковую электронную «начинку», но отличаются насосной частью и предназначены для термостатов различного назначения. Каждый тип термостата может быть укомплектован только определенным блоком регулирования температуры. Например, универсальный циркуляционный термостат ВТ8-2 с 8-литровой металлической ванной поставляется только с блоком регулирования температуры М01

ЛОиП серийно выпускает 4 различных погружных термостата-циркулятора, причем два из них (LT-100 и LT-200) имеют одинаковую электронную «начинку» и, соответственно, близкий функционал, а отличаются производительностью насосов. Третий (LT-300) предназначен для термостатирования внешних объектов открытого типа, а четвертый (LT-400) представляет собой более продвинутую модель с расширенными возможностями. Например, универсальный термостат с 8-литровой металлической ванной может поставляться с любым из четырех циркуляторов. При этом LT-211a, в отличие от LT-111a будет иметь охлаждающий змеевик и сможет работать с неводными теплоносителями. А модель LT-311a в дополнение получит нагнетающе-всасывающий насос и графический индикатор.

Для сравнения термостатов ТЕРМЭКС и ЛОиП были выбраны модели одинакового функционального назначения со сходными техническими характеристиками. Информация о технических характеристиках и ценах сравниваемых термостатов взята с сайтов компаний-производителей.

Можно выделить несколько общих преимуществ термостатов ТЕРМЭКС перед термостатами ЛОиП:

Универсальные нагревающие термостаты

В таблице приведены результаты сравнения младшей (LT-100) и старшей (LT-400) моделей погружных термостатов ЛОиП с блоком регулирования М01 ТЕРМЭКС.

Производители выпускают различные термостаты с металлическими ваннами объемом от 3 до 25 л.

Нагревающие термостаты с прозрачным окном для измерения вязкости

Ниже приведена сравнительная таблица технических характеристик лабораторных термостатов, предназначенных для поддержания заданной температуры при измерении вязкости по ГОСТ 33 с помощью стеклянных капиллярных вискозиметров.

В отличие от ЛОиП, у которого в этом сегменте рынка представлен только один термостат, ТЕРМЭКС выпускает ряд моделей, различающихся температурным диапазоном, количеством мест для установки вискозиметров, их расположением и конструкцией держателей. Имеются термостаты для установки эталонных вискозиметров.

Все термостаты ТЕРМЭКС имеют переливную конструкцию с двойной ванной, что обеспечивает хорошую однородность температурного поля в рабочем объёме (у ЛОиП эта характеристика не нормируется, хотя ГОСТ 33 и ASTM 445 требуют это).

Конструкция насосной части блока регулирования М03 с резервуаром предварительного нагрева теплоносителя обеспечивают отличное качество термостатирования – нестабильность температуры не превышает тысячных долей градуса.

Пружинный зажим термостата ТЕРМЭКС обеспечивает надежную фиксацию вискозиметра любого диаметра. Узел фиксации вискозиметров оригинальной конструкции позволяет быстро устанавливать их в термостат, выравнивать по вертикали, и, после окончания измерения, легко снимать удерживая за теплоизолирующую ручку держателя.

С помощью «плавающей» направляющей держателя и пузырькового индикатора вертикали, вставляемого в толстую трубку, можно легко установить вискозиметр с отклонением от вертикали не более 1°, в полном соответствии с требованиями ГОСТ 33.

Охлаждающие термостаты с прозрачным окном для измерения вязкости

Сравнивались термостаты, предназначенные для поддержания отрицательной температуры при измерении вязкости по ГОСТ 33 с помощью стеклянных капиллярных вискозиметров.

В отличие от ЛОиП, у которого в этом сегменте рынка также представлен только один термостат, ТЕРМЭКС выпускает несколько моделей, различающихся температурным диапазоном, количеством мест для установки вискозиметров и их расположением.

Все термостаты имеют однокамерные или двухкамерные стеклопакеты, исключающие запотевание и обмерзание смотровых окон. Термостаты ТЕРМЭКС имеют теплоизолированную конструкцию с двойной ванной, что обеспечивает хорошую однородность температурного поля в рабочем объёме, и специальные зажимы для вискозиметров с хорошей тепловой развязкой.

Кроме того, ТЕРМЭКС выпускает целый ряд вспомогательных устройств для проведения измерений вязкости:

Универсальные криостаты (охлаждающие термостаты)

В связи с тем, что производитель криостатов ЛОиП в технических характеристиках не приводит холодопроизводительность при различных температурах, то сравнивались криостаты с близким температурным диапазоном и одинаковым объемом внутренней ванны.

Примеры решений на базе термостатирующего оборудования

Определение плотности нефтепродуктов по ГОСТ Р 51069

Для этой задачи ТЕРМЭКС выпускает охлаждающий термостат ВТ-ро-03. У ЛОиП для этого предназначен нагревающий термостат LT-810, к которому, для обеспечения температуры анализа +15 °C, производитель рекомендует подключать внешний криостат FT-211-25.

Определение низкотемпературных свойств нефтепродуктов

Исходя из представленных выше данных оба производителя предлагают жидкостные термостаты с широким набором характеристик под различные типы задач. В некоторых случаях, модельный ряд приборов ТЕРМЭКС позволяет перекрыть большее количество задач и имеет превосходящие технические характеристики.

Для получения более подробной технической информации, а также для предоставления актуальной цены, обращайтесь по e-mail указанному на сайте или оставляйте запрос в комментариях. Также мы можем помочь в подборе наиболее оптимальной модели жидкостного термостата под задачи вашей лаборатории. На всю продукцию ТЕРМЭКС и ЛОИП действуют заводские цены.

Источник