物化實(shí)驗(yàn)報(bào)告-恒溫槽的裝配和性能測(cè)試(文件)
【正文】 熱流在流動(dòng)較慢的水中不能夠很快擴(kuò)散均勻。另一方面，攪拌器的位置靠下（螺旋槳深度18cm），無(wú)法激烈地?cái)噭?dòng)靠近表面的水層。因此，假如認(rèn)為熱敏電阻溫度計(jì)近似反映了水槽整體平均溫度，那么通斷循環(huán)的周期越短，測(cè)得的靈敏度區(qū)間就越小。然而，將接點(diǎn)溫度計(jì)的位置調(diào)整為水槽的上層（10cm）后（例如F，擁有和C一樣的平面布局），熱流可以迅速傳到接點(diǎn)溫度計(jì)，控溫精度提高。相反，A組中，加熱器的熱流隨著整體循環(huán)，不斷向下擴(kuò)散，第一圈擴(kuò)散到接點(diǎn)溫度計(jì)時(shí)就已經(jīng)達(dá)到了接點(diǎn)溫度計(jì)的深度，不用等待第二圈，因此時(shí)間要短。和攪拌器的距離盡量遠(yuǎn)，盡量放在一個(gè)溫度和熱流均勻化的地方，防止湍流影響。利用這項(xiàng)延遲，可以進(jìn)一步縮小控溫偏差。相反，周期由124s縮短到106s，更加明顯。另外，加熱器在斷電后，由于其溫度不可能迅速下降，所以會(huì)繼續(xù)對(duì)液體有短暫的加熱作用，造成溫度控制的延遲。因此，在實(shí)際工作中，選用80V的加熱電壓會(huì)更理想。 5 附錄思考題1. 恒溫槽的恒溫原理是什么？答：恒溫槽的恒溫的原理主要是：在恒溫槽內(nèi)介質(zhì)溫度低于設(shè)定值，則接點(diǎn)溫度計(jì)中觸電斷開(kāi)，加熱電路接通，加熱器工作，使恒溫槽內(nèi)介質(zhì)溫度上升；如果恒溫槽內(nèi)介質(zhì)溫度達(dá)到設(shè)定值，溫度調(diào)節(jié)器就會(huì)接通，而使加熱電路斷開(kāi)，加熱器即停止加熱；這樣，恒溫槽內(nèi)介質(zhì)的溫度就會(huì)在設(shè)定值的附近波動(dòng)，只要控制好條件，使得繼電器、溫度調(diào)節(jié)器（接點(diǎn)溫度計(jì)）和加熱器相互協(xié)調(diào)配，可以使恒溫槽溫度基本維持在所設(shè)定的數(shù)值處。恒溫槽的上部溫度較高，中部適中，下部最低。 可以把接點(diǎn)溫度計(jì)更換成更高靈敏度，反應(yīng)速度更快的元件，使得過(guò)程中溫度變化更小，提高加熱器的反應(yīng)速度，從而提高靈敏度。 （3）加大攪拌器的攪拌速度 這樣可以使槽內(nèi)介質(zhì)的傳熱速度更快，各部分的溫度更均勻從而提高系統(tǒng)反應(yīng)速度。 3. 怎樣提高恒溫槽的靈敏度？答：根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，可以考慮通過(guò)以下途徑提高恒溫槽的靈敏度： （1）使用靈敏度更高，延遲時(shí)間更短的元件 可以采用加熱更加均勻的加熱裝置，比如電加熱套裝置。這是因?yàn)楹銣夭蹆?nèi)各處溫度受加熱器位置，攪拌器位置，水流情況等各種因素的影響。 2）攪拌器的攪拌速度對(duì)恒溫槽靈敏度的影響 提高攪拌器的攪拌速度，恒溫槽的靈敏度會(huì)有小幅提高，波動(dòng)周期會(huì)明顯縮短。 6）對(duì)實(shí)驗(yàn)中特殊現(xiàn)象的討論 在100V時(shí)測(cè)得的所有靈敏度曲線有一共同的特點(diǎn)，即升溫線較陡，而降溫線較平緩。 造成這一影響的原因是：受攪拌和擴(kuò)散速度的影響，熱延遲的時(shí)間大體上一定。 (c) 要達(dá)到合理的布局，使除加熱器外的各元件處在攪拌器攪拌方向的下游，且攪拌器距離盡量遠(yuǎn)，否則由于溫度計(jì)周圍介質(zhì)溫度不穩(wěn)定，會(huì)而使得溫度控制出現(xiàn)延遲，降低靈敏度。另外，應(yīng)該讓熱敏溫度計(jì)處在水槽的中下部。雖然偏差小，但畢竟不如將接電溫度計(jì)升到水槽的上層要管用（DFE）?？墒牵瑸槭裁碅、B、C三組實(shí)驗(yàn)中，控溫偏差都不小，而加熱器與接點(diǎn)溫度計(jì)的距離最大的A組，控溫精度反而相對(duì)高，距離最小的C組，控溫精度卻最低呢（CBA)?熱傳導(dǎo)的距離不僅僅是水平距離，還有垂直距離的影響。 然而，一開(kāi)始的布局（A、B、C）中，接點(diǎn)溫度計(jì)深入水槽的下層（20cm）。 3）對(duì)合理最佳布局的討論 (a) 要想達(dá)到最佳合理布局，首先要削減加熱器通斷循環(huán)的周期，因?yàn)榧訜崞魍姇r(shí)一定會(huì)給體系以多于的熱量，水槽內(nèi)的平均溫度一定在上升；加熱器斷電時(shí)，水槽內(nèi)的平均溫度一定在下降。
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