اون‌های آزمایشگاهی

اون‌های آزمایشگاهی از وسایل همرفتی برای مصارف عمومی در صنایع علمی و تولیدی هستند. کاربردها عبارتند از عقیم سازی، مدیریت آزمایش، خشک کردن، پردازش و آزمایش.

نمایش تمام سازندگان اون‌های آزمایشگاهی

عملیات

یک اجاق آزمایشگاهی محتویات خود را از طریق اصل همرفت گرم می کند. عنصر گرمایش در داخل محفظه نمونه کوره قرار ندارد، بلکه در یک پاکت خارجی جداگانه قرار دارد. این از تاثیر گرمای تشعشعی بر روی نمونه جلوگیری می کند، اما دمای حاصل از دیواره های کوره برای گرم کردن و خشک شدن نمونه کافی است.  

انتقال حرارت همرفتی با گرانش یا همرفت مکانیکی حاصل می شود. در حالت اول، هوای خنک‌تر توسط هوای گرم‌تر جابه‌جا می‌شود و به سمت عنصر گرمایش هدایت می‌شود تا زمانی که کل محفظه به درجه حرارت برسد. از آنجایی که این روش دارای توزیع یکنواخت حرارت ضعیف، اتلاف انرژی و زمان پیش گرمایش طولانی تر از همرفت مکانیکی است، کوره های آزمایشگاهی همرفت مکانیکی مطلوب هستند. این نوع به دلیل دمنده ها و بافل های موجود در محفظه فر سریعتر و یکنواخت تر گرم می شوند.

ورودی‌ها و خروجی‌های هوا را می‌توان برای جلوگیری یا رهاسازی رطوبت تنظیم کرد و برای دفع VOCها و بخارات ضروری است. عایق سرعت انتقال حرارت را کاهش می دهد و مسئول کارایی انرژی فر است. خود اجاق معمولاً از جنس فولاد است که به جلوگیری از گرمای تابشی از بیرون اجاق کمک می کند. یک در قفل دار با واشرهای مستحکم دسترسی کاربر به محفظه فر را فراهم می کند.

وظایف اساسی یک اجاق آزمایشگاهی عبارتند از:

• خشک کردن : حذف رطوبت از نمونه و محفظه تا حد ممکن.

• پخت : گرم کردن بستر بدون رطوبت زدایی.

• پخت : نمونه از نظر فیزیکی یا شیمیایی توسط فرآیند پخت و خشک کردن آهسته تغییر می کند.

انواع

این اجاق ها کاربرد یا ویژگی خاصی دارند که آنها را از اجاق های آزمایشگاهی همه منظوره جدا می کند.

مشخصات 

اندازه

حجم فر و نصب آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. حجم مکعب داخلی محفظه فر باید با نیازهای فضایی زیرلایه ها مطابقت داشته باشد و به طور ایده آل می تواند چندین نمونه را در طول یک چرخه فر در خود جای دهد. یک سیستم قفسه بندی قابل تنظیم می تواند برای استفاده از تمام فضای موجود بسیار ارزشمند باشد. مکانیسم های کنترل به راحتی توسط اپراتور مشخص و مشخص می شوند.

علاوه بر این، اجاق های آزمایشگاهی در سه نوع نصب تولید می شوند.

• رومیزی : اجاق آزمایشگاهی برای دسترسی آسان روی میز کار یا پیشخوان نصب می شود. این مدل‌ها اغلب شامل سخت‌افزاری برای چیدن چند اجاق آزمایشگاهی روی هم هستند.  

• کابینت : فر یک آیتم مستقل از مبلمان آزمایشگاهی است که معمولاً ظرفیت بیشتری دارد یا کاربرد تخصصی دارد.

• ورود و خروج کامیون : فر (تصویر سمت راست) به اندازه کافی بزرگ است که در آن بسترها توسط اپراتور یا با تجهیزات حمل مواد به داخل محفظه حمل می شوند.

دما

دمای یکنواخت در کل محفظه فر مهمترین جنبه در مورد عملکرد است. نهادهای استاندارد دقت دمای مکانی را با آزمایش محفظه فر در 9 یا 27 نقطه جداگانه در یک چارچوب زمانی ارزیابی می‌کنند.

اکثر کوره های آزمایشگاهی دارای محدوده دمایی کمی بالاتر از دمای محیط تا 300 درجه سانتیگراد هستند. کوره هایی که از این محدوده فراتر می روند، مخصوص کاربرد هستند. فرها همچنین دارای تحمل دما هستند که به دقت پیش گرم شدن اجاق اشاره می کند. افزایش کسری از یک درجه به ده ها درجه معمول است.

دما توسط یکی از سه فناوری تنظیم می شود.

• ترموستات : یک کلید روشن/خاموش ساده عنصر گرمایش را برای حفظ دمای تنظیم شده درگیر می کند. به طور معمول، دما قبل از ته نشین شدن برای مدت کوتاهی از این مقدار فراتر می رود و در نهایت به زیر آستانه می رسد.

• کنترل متناسب : یک ترموستات دمای فر را کنترل می کند، اما با نزدیک شدن به مقدار پیش گرم، گرمایش را آسان می کند تا از گرم شدن بیش از حد جلوگیری کند.

• کنترل مشتق انتگرال متناسب (PID) : یک پردازنده مقدار انرژی مورد نیاز برای حفظ دما را محاسبه می کند و آن را با نرخ اتلاف حرارت در نظر می گیرد. این کار از گرم شدن بیش از حد و کم‌تر از حد معمول جلوگیری می‌کند و معمولاً کارآمدترین وسیله برای تنظیم دما است.

جو کنترل شده

برخی از اجاق‌های آزمایشگاهی با تجهیزاتی سازگار هستند که گاز یا ترکیب گاز خاصی را وارد محفظه آزمایشگاهی می‌کنند یا جو محفظه اجاق را به طور کلی از بین می‌برند (اجاق خلاء). این اجاق ها معمولاً دارای دبی سنج و شیرهای برقی برای کنترل جریان سیال و همچنین سنسورهای داخلی برای ثبت ذرات اتمسفر هستند. بیشتر متداول است که گاز بی اثری مانند آرگون یا نیتروژن را با فشار پنج تا ده برابر حجم اجاق وارد محفظه فر کنید. این نمونه را پوشش می دهد و از تشکیل اکسیداسیون و تراکم در محفظه جلوگیری می کند.  

بهره وری انرژی

یک اجاق آزمایشگاهی برای گرم کردن محفظه به مقادیر قابل توجهی انرژی نیاز دارد. معمول است که اجاق ها را برای مدت طولانی روشن می کنند، گاهی اوقات برای روزها، تا زمان پیش گرم شدن را کاهش دهند. به دلایل روشن، کاهش خروج حرارتی از اجاق گاز می تواند منجر به صرفه جویی قابل اندازه گیری در هزینه شود. اجاق‌های دارای ویژگی تقویتی دارای یک پیش‌گرم تسریع برای محدود کردن دوره‌های کار طولانی هستند.

پوسته کوره معمولاً از جنس فولاد است و لایه های زیرین عایق سرعت انتقال حرارت را کاهش می دهند. یک فر کارآمد با گردش کامل به سرعت به دمای یکنواخت می رسد. واشر درب به حفظ گرما در اطراف تلورانس درب کمک می کند. بسیاری از کوره ها قادر به جبران تهویه محفظه هستند. زمان بازیابی عبارت است از مدت زمانی که طول می کشد تا یک اجاق پس از تهویه محفظه، مانند باز شدن در، به مقدار پیش گرم بازگردد.

تعمیر و نگهداری

به طور متوسط، کوره های آزمایشگاهی هر هفت سال یکبار منسوخ می شوند. این تا حدی به دلیل نوآوری‌های طراحی است، اما بیشتر به این دلیل که اجاق‌های آزمایشگاهی معیوب می‌توانند پرهزینه و تعمیر آنها دشوار باشد. بسیاری از اجاق‌های آزمایشگاهی پس از رفع نقص، هرگز به مشخصات خود برنمی‌گردند و یک اجاق آزمایشگاهی جدید معمولاً هزینه کمتری نسبت به نوسازی دارد.

تعمیر و نگهداری فر باید در فواصل زمانی معمول انجام شود. درگاه‌های تهویه، واشرها، سنسورها، کنترل‌ها، عناصر گرمایشی و دمنده‌ها باید از نظر ایراد بررسی شوند. فر نیز باید در مواقعی درجه حرارت شود.  

ویژگی ها

• هشدارها : صداهای شنیداری نشان می‌دهند که فر به شرایط کاری رسیده است که نیاز به توجه اپراتور دارد.

• خاموش شدن خودکار : یک اجاق بیکار پس از سپری شدن یک دوره از پیش تعیین شده خاموش می شود.

• تقویت : زمان پیش گرم کردن فر را می توان با افزایش مختصر مصرف انرژی کوتاه کرد.

• پانل/درب را منفجر کنید : در صورت منفجر شدن نمونه، پانل های مخصوص یا درب فر از فر خارج می شود. این ضربه مغزی را در یک جهت هدایت می کند تا خطر را برای پرسنل و تجهیزات محدود کند.

• نوار نقاله : یک مکانیزم نوار نقاله، نمونه را از طریق کوره ترجمه می کند، با یک نمونه تمام شده از خروجی خارج می شود.

• ثبت داده ها : اجاق آزمایشگاهی با مکانیسم هایی سازگار است که تمام عملیات آون آزمایشگاه را به طور دقیق ثبت می کند. این امر به ویژه در کاربردهای دارویی و بیولوژیکی مهم است.

• دستگاه حفاظت از دمای بیش از حد (OTPD) : مکانیزمی به طور خودکار فر را در صورت تجاوز از حداکثر درجه حرارت خاموش می کند.

• شروع سریع : فر یک چرخه پیش گرم کردن را بدون پارامترهای عملکرد ورودی شروع می کند.

• نظارت بر دما : اجاق گاز یا تجهیزات متصل به آن دمای محفظه فر را در فواصل زمانی ثبت می کند و در صورت لزوم به اپراتور اطلاع می دهد.

• افزایش دما/برنامه ریزی : چرخه پیش گرم کردن را می توان طولانی کرد، یا می توان به فر دستور داد که دما را در زمان از پیش تعیین شده تغییر دهد.

• زمان‌بندی‌شده : به فر دستور داده می‌شود که پس از گذشت زمان از پیش تنظیم‌شده، خاموش شود.

• پنجره مشاهده : ساختار کوره حاوی پنجره ای برای مشاهده نمونه ها در داخل محفظه کوره است.

استانداردها

استانداردهای زیر ممکن است هنگام در نظر گرفتن کوره های آزمایشگاهی قابل استفاده باشند.

ASTM 5374  -- آزمایش کوره های آزمایشگاهی همرفت اجباری

DIN 12880  -- کوره های آزمایشگاهی برق

BS 2648  -- عملکرد کوره های آزمایشگاهی

برنامه های کاربردی

کوره های آزمایشگاهی در آزمایشگاه های شیمی، زیست شناسی، داروسازی، پزشکی قانونی و محیط زیست رایج هستند. کاربردهای رایج برای کوره های آزمایشگاهی عبارتند از:

منبع

globalspec