鼓風干燥箱和馬弗爐有什么不同？工作過程區別有哪些？

介紹

實驗室烘箱用于強體積熱對流應用。這些烤箱通常在整個過程中提供一致的溫度。實驗室烤箱可用于退火、芯片鍵合固化、干燥、聚酰亞胺烘烤、滅菌和其他工業實驗室功能。常見尺寸范圍從 1 立方英尺到 0.9 立方米（32 立方英尺），溫度范圍可以從室溫。+5 到 340°C 以上。

實驗室烤箱可用于多種不同的應用和配置，包括潔凈室、強制對流、水平氣流、惰性氣氛、自然對流和通過。通常使用實驗室烤箱的一些行業是醫療保健、技術、運輸等。

實驗室烤箱的工作原理

實驗室烤箱通過對流原理加熱其內容物。加熱元件不在烘箱的樣品室內，而是在單獨的外殼中。這可以防止輻射熱影響樣品，但由此產生的爐壁溫度足以加熱和脫水樣品。

對流傳熱是通過重力或機械對流實現的。在前者中，較冷的空氣被較熱的空氣所取代并被導向加熱元件，直到整個腔室溫度達到 t°。由于這種方法的熱量分布均勻性差，能源浪費，預熱時間比機械對流更長，因此機械對流實驗室烤箱是有利的。由于爐腔中的鼓風機和擋板，這些類型的加熱更快、更均勻。

可以調節進氣口和排氣口以保留或釋放濕氣，并且是排出 VOC 和煙霧所必需的。絕緣降低了熱傳遞率，并負責烤箱的能源效率。烤箱本身通常是鋼結構，這有助于防止烤箱外部的輻射熱。帶有堅固墊圈的鎖定門使用戶可以進入烤箱室。

實驗室烤箱的三個基本功能是：

• 干燥：盡可能有效地去除樣品和腔室中的水分。

• 烘烤：加熱基材而不對其進行除濕。

• 固化：樣品通過緩慢的烘烤和干燥過程發生物理或化學變化。

類型

實驗室烤箱是大多數臨床、研究和法醫實驗室的常用設備。常見類型有重力/自然對流、機械/強制對流以及用于常規加熱和干燥應用的機械真空泵。

對流烤箱用于干燥、烘烤、消毒、預熱和孵化等應用。

強制對流烤箱使用風扇在腔室內部周圍循環空氣。

自然對流依賴于烘箱內的 t° 差異，將熱量傳遞給樣品。

真空干燥箱在短時間內將干燥的空氣吸入室內，吸收濕氣并立即被真空泵抽出。真空干燥箱用于精細的干燥過程。

選擇烤箱時，請考慮應用、尺寸、容量和實驗室預算。搜索可確保大程度地保護樣品和操作員的特性。

實驗室烤箱的常見應用包括：

• 樣品測試：烘箱與其他設備結合使用，以確定材料的抗拉強度、疲勞、變形和回彈性。

• 退火：金屬部件經過表面處理以提高延展性和延展性。

• 溶劑/水去除：從工業化合物或化學品（如干燥劑和催化劑）中去除水分或溶劑。

• 聚合物固化：聚合物樹脂脫水形成硬質塑料。

• 聚酰亞胺烘烤：熱固性聚酰亞胺固化。

• 殺菌：所有微生物生命都從烤箱的熱量中消失。

• 蒸發：將樣品（例如食物）干燥以測量其總水含量。

• 玻璃器皿干燥：一家制造商為此引用了 60% 的實驗室烤箱使用量。

• 電子老化：通過動態和靜態練習檢測集成電路中的缺陷。

規格

尺寸

烤箱體積和安裝至關重要。烘箱的內部立方體積必須適合基板的空間需求，并且可以在單個烘箱周期內理想地容納多個樣品。一個可調節的擱架系統在利用所有可用空間方面是無價的。操作員可以輕松定位和連接控制機構。

此外，實驗室烤箱以三種安裝方式制造：

1. 臺式：實驗室烤箱安裝在工作臺或柜臺上，方便取用。這些模型通常包括用于將多個實驗室烤箱相互堆疊的硬件。

2. 櫥柜：烤箱是一種獨立的實驗室家具，通常具有更大的容量或專門的應用。

3. 卡車/步入式：烤箱足夠大，操作員或材料處理設備將基板運入腔室。

溫度

整個烤箱室的溫度均勻是操作的最重要方面。標準機構通過在時間范圍內的 9 或 27 個不同點測試烤箱室來評估空間溫度精度。

大多數實驗室烤箱的溫度范圍剛好高于環境溫度至 300°C；超過此范圍的烤箱是特定于應用的。烤箱還具有溫度容差，它指的是烤箱預熱的準確度；一個度數到幾十度的分數的增量是常見的。

溫度由以下三種技術之一調節：

1. 恒溫器：一個簡單的開/關開關接合加熱元件以保持設定溫度。通常，溫度在穩定之前會短暫超過該值，并最終低于閾值。

2. 比例控制：恒溫器監控烤箱溫度，但在接近預熱值時減輕加熱以防止任何過熱。

3. 比例積分微分 (PID) 控制：處理器計算維持溫度所需的能量，并將其與熱損失率進行比較。這可以防止過熱和過熱，并且通常是節能的溫度調節方式。

受控氣氛

一些實驗室烤箱與將特定氣體或氣體化合物插入實驗室腔室或去除烤箱腔室氣氛的設備（真空烤箱）兼容。這些烤箱通常有流量計和電磁閥來控制流體流量，以及內部傳感器來記錄大氣顆粒物。最常見的是將惰性氣體（例如氬氣或氮氣）以烤箱體積的五到十倍的壓力插入烤箱腔室。這覆蓋了樣品并防止在腔室中形成氧化和冷凝。

能源效率

實驗室烤箱需要大量的能量來加熱腔室。為了減少預熱時間，烤箱通常會長時間開啟，有時長達數天。出于顯而易見的原因，減少烤箱的熱量散發可以顯著節省成本。具有升壓功能的烤箱采用加速預熱以限制長時間運行。

烤箱外殼通常是鋼結構，下面的絕緣層會降低熱傳遞率。高效的烤箱通過循環迅速達到均勻的溫度。門墊圈有助于保持門公差周圍的熱量。許多烤箱能夠補償腔室的通風。恢復時間是在腔室通風（例如打開門）后烤箱恢復到預熱值所需的時間。

維護

平均而言，實驗室烤箱每七年就會過時。這部分是由于設計創新，但主要是因為有缺陷的實驗室烤箱成本高昂且難以維修。許多實驗室烤箱在故障得到解決后永遠不會恢復到規格，而一個新的實驗室烤箱的成本通常低于翻新成本。烤箱維護應定期進行。應檢查通風口、墊圈、傳感器、控制器、加熱元件和鼓風機是否存在故障。烤箱也應不時進行溫度校準。

馬弗爐

甲馬弗爐，也稱為甑式爐，是一塊烘箱類型的設備，可以達到高的溫度。它通常通過將高溫加熱線圈放在絕緣材料中來工作。絕緣材料有效地充當馬弗爐，防止熱量逸出。科學環境可能會使用實驗室馬弗爐通過計算特定食物中的脂肪、碳水化合物、蛋白質和水含量來進行營養分析。實驗室還可以通過燃燒速度和隨后獲得的副產品來識別有機和無機材料。工業用途可能包括確定特定材料的燃燒溫度。

術語馬弗爐也可以指另一種類型的烤箱，其結構與上述的許多相同，但采用長、寬、薄的中空管形式，用于卷對卷制造過程。

通常通過以下方式將兩個爐子加熱到所需的溫度：

• 傳導

• 對流

• 來自電阻加熱元件的黑體輻射

系統的溫度控制通常不涉及燃燒，從而可以更好地控制溫度均勻性并確保隔離。