Как выбрать теплоноситель для жидкостного термостата

Рабочий диапазон
Fluke Calibration определяет «полезный диапазон» жидкости для ванны как диапазон температур, при которых жидкость может безопасно обеспечить хорошую среду для сравнения термометров. Диапазоны, которые мы определяем для каждой жидкости, могут отличаться от указанных производителями этих жидкостей. Это просто потому, что мы принимаем во внимание применение (тестирование термометра в ваннах).
Диапазон может быть ограничен вязкостью, температурой вспышки, температурой замерзания, температурой кипения, скоростью испарения, склонностью к гелеобразованию (или полимеризацией) и т. д. Вопросы, связанные с безопасностью, никогда не следует сбрасывать со счетов.
К сожалению, не существует волшебной жидкости, способной покрыть чрезвычайно широкий диапазон температур. Мы бы очень хотели, чтобы кто-то такую сделал. Большинство жидкостей охватывают меньшие диапазоны, чем мы хотели бы. В идеале, у вас есть отдельная ванна для каждого температурного поддиапазона, который вы используете. Это увеличивает пропускную способность калибровки, устраняя необходимость замены жидкости и ожидания, пока ванна не достигнет требуемой температуры и стабилизируется.

Вязкость
Вязкость - это мера сопротивления жидкости течению - мы часто думаем о ней просто как о «толщине».
Кинематическая вязкость - это отношение абсолютной вязкости к плотности, которое измеряется в «стоках» (при определенной температуре), которые обычно делятся на 100, чтобы дать нам более употрибительные «сантистокс». Чем больше количество сантистоков, тем более вязкая (или густая) жидкость. Вязкость всегда указывается при определенной температуре (часто при 25 ° C) и увеличивается при понижении температуры жидкости (и наоборот).
Слишком вязкие жидкости для ванн создают нагрузку на перемешивающие и насосные механизмы и не обеспечивают равномерную передачу тепла от источников температуры к термометрам.
Fluke Calibration рекомендует использовать жидкости с вязкостью менее 50 сантистокс, что отражается в используемых диапазонах для каждой жидкости. Однако вязкость менее 10 сантистоксов идеальна. Калибровки с низкой погрешностью требуют однородной температуры в «зоне калибровки» ванны. Высоковязкие жидкости способствуют нежелательным температурным градиентам.

Точка вспышки
Это температура, при которой воспламеняется смесь паров жидкости и воздуха при наличии искры или пламени. (при удалении источника пламени горение прекращается)
Есть два способа измерения точек вспышки. При использовании метода «открытой чашки» ни жидкость, ни воздух вокруг него не закрыты, поэтому соотношение воздуха и жидкости выше. При использовании метода «закрытого стакана» жидкость, пары жидкости и воздух закрыты.
Температура вспышки в закрытой чашке обычно ниже температуры вспышки в открытой чашке.
Кроме того, производители жидкостей перечисляют точки воспламенения в разных местах. В паспортах безопасности материалов (MSDS) температура вспышки часто указывается без учёта конкретики, чтобы соответствовать схеме классификации, используемой для контроля опасности.
Фактические спецификации продукта обычно дают более конкретную информацию. Например, температура вспышки одного силиконового масла указана в его MSDS как «> 101,1 ° C», тогда как более конкретная «211 ° C cc» указана в его спецификации.
Для жидкостей Fluke Calibration, которые имеют точки вспышки, мы применяем метод закрытого стакана и ограничиваем верхний предел диапазона жидкости немного ниже температуры вспышки.

Теплоемкость
Удельная теплоемкость - это количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы вещества на 1 ° C.
Чем выше теплоемкость, тем сложнее повысить температуру жидкости, поэтому она инерционнее и стабильнее.

Теплопроводность
Теплопроводность - это способность жидкости передавать тепло от одной молекулы к другой. Чем лучше теплопередача, тем быстрее жидкость будет нагреваться или охлаждаться. Лучшая теплопроводность улучшает однородность температуры в ванне.

Расширение
Все жидкости имеют коэффициент теплового расширения. Этот коэффициент говорит о том, насколько изменится объем жидкости (увеличится или уменьшится) при изменении температуры. Расширение жидкости имеет важные последствия для безопасности, чистоты и ухода за оборудованием. Если ванны заполнены жидкостью слишком высокой температуры при низкой температуре, а затем нагреты без учета увеличения объема, они, очевидно, могут разлиться.
С другой стороны, если жидкости в ванне будет слишком мало, могут остаться открытыми нагреватели ванны, что может вывести их из строя.

Удельный вес
Удельный вес - это отношение плотности жидкости к плотности воды. Чем выше удельный вес, тем плотнее (и тяжелее) жидкость. Если жидкость слишком тяжелая, она может плохо работать в ванне с насосным механизмом или циркуляционным насосом.

Давление пара
Давление пара - это (по крайней мере, для наших целей здесь) температура, при которой скорость испарения этой жидкости равна скорости, с которой пары жидкости конденсируются обратно в жидкость, т.е. оба находятся в равновесии. Повышение температуры увеличивает давление паров жидкости по сравнению с давлением окружающей среды, в результате чего пар попадает в воздух.
Жидкости с высоким давлением паров (например, спирты и вода) быстро испаряются и требуют частого пополнения. Кроме того, быстрое испарение на поверхности жидкости оказывает охлаждающее воздействие на жидкость, затрудняя контроль температуры, особенно с открытой ванной. Такие жидкости обычно подходят только для использования при низких температурах. В некоторых случаях пары в воздухе могут представлять опасность для здоровья и должны тщательно удаляться.

Гелеобразование (полимеризация)
Вот область, которая может привести людей к неприятностям!
При достаточном количестве времени, температуры и катализаторов силиконовые масла в конечном итоге полимеризуются. Основной причиной является окисление. В то время как силиконовые масла могут безопасно использоваться вблизи их температур вспышки, восприимчивость к полимеризации увеличивается с использованием выше их точек окисления, которые мы перечисляем для каждого силиконового масла.
Чтобы задержать полимеризацию, ограничьте время использования ванны выше точки окисления жидкости, оставьте ее на холостом ходу ниже точки испарения, когда она не используется, не допускайте попадания загрязнений в масло (включая соли, другие масла и окислители) и замените масло, если оно становится слишком темный, слишком вязкий или слишком нестабильным по температуре.

Вода
Есть несколько вещей, чтобы понять о воде в не водяных ваннах. Во-первых, никогда не заливайте воду в ванну с солью или горячим маслом, так как это может быть чрезвычайно опасно.
Во-вторых, вода может конденсироваться в масляной ванне, используемой при низких температурах, особенно там, где есть высокая влажность окружающей среды. Вода может замерзнуть на охлаждающих поверхностях и вызвать плохие условия перемешивания. Изредка воду нужно выпаривать.
Наконец, спирты впитывают воду. Это не все плохо. Фактически, 5% воды в метаноле позволит использовать метанол при –100 ° C. Кроме того, поглощенная вода не замерзнет на охлаждающих поверхностях. Однако, когда поглощается слишком много воды, спирт становится насыщенным и образуется ледяная суспензия, отрицательно влияющая на стабильность и однородность. В этот момент жидкость должна быть заменена.

Вентиляция
Всегда используйте хорошую вентиляцию, чтобы пользователи не дышали испарениями из ванн. Вытяжки, находящиеся рядом с отверстием для доступа к ванне и выводящие пары из рабочего помещения, являются лучшими. Пары масла могут осесть на поверхности глаз, что вызывает некоторый дискомфорт. Силиконовые масла могут образовывать бензин и формальдегид, поскольку они разрушаются при высоких температурах, то есть примерно при температуре вспышки или выше. Держите ванны как можно плотно закрытыми, чтобы в рабочую зону не попали пары.
Это поможет с безопасностью, но также увеличит срок службы масла и улучшит производительность ванны.

Меры безопасности
Ничто не является более важным при работе с ванной, чем соблюдение правил техники безопасности. Вот несколько важных рекомендаций:
•• Всегда носите соответствующие средства индивидуальной защиты. Это может включать перчатки, фартуки и защитные щитки для лица с соответствующим покрытием и материалом для температур, с которыми вы работаете.
•• Понимайте, какие жидкости вы используете. Документация на жидкости от производителей может быть очень полезна. Спецификации продуктов от производителей часто содержат полезную информацию, не указанную в паспортах безопасности.
•• Проветривать надлежащим образом, как указано выше.
•• Никогда не смешивайте жидкости и не добавляйте в них химические вещества.
•• Никогда не заливайте в ванну жидкость, которая может вызвать физическую или химическую реакцию.
•• Никогда не допускайте контакта воды с горячими солями или маслами. (Если спринклерная система пожаротушения срабатывает и направляет воду в соляные и горячие масляные ванны, ситуация может стать буквально взрывоопасной.)
•• Помещайте в жидкости для ванн только чистые термометры.
•• Никогда не пользуйтесь ванной на горючих материалах или рядом с ними. Держите область вокруг ванн в чистоте.
•• Держите подходящее оборудование для пожаротушения поблизости.
•• Убедитесь, что весь персонал, работающий с ваннами или рядом с ними, понимает меры предосторожности, которые следует предпринять, и как действовать в чрезвычайных ситуациях.
•• Соблюдайте федеральные, государственные и местные законы, касающиеся хранения и утилизации опасных или легковоспламеняющихся жидкостей для ванн.
•• Не используйте и не храните соль для ванн внутри или рядом с легковоспламеняющимися материалами. Хотя соль для ванн Fluke Calibration 5001 не является легковоспламеняющейся, она поддерживает горение других легковоспламеняющихся материалов, таких как дерево или картон. Не используйте соль для ванн для чего-либо, помимо калибровки термометров.
•• Не используйте жидкости выше их температур вспышки. Особые меры безопасности следует соблюдать для спиртов, поскольку их температура вспышки обычно ниже комнатной температуры.

Не может ли одна жидкость покрыть весь диапазон моей ванны?
Итак, вы хотите покрыть весь температурный диапазон вашей ванны одной жидкостью?
Это было бы чудесно. К сожалению для всех нас, это часто невозможно.
Все жидкости имеют пределы температурного диапазона по разным причинам. Свойства некоторых жидкостей просто не сохраняются при температуре. Мало того, что у вас есть проблемы с замерзанием и кипением, но изменения вязкости, испарения и температуры вспышки создают ограничения для диапазона полезных температур жидкости.
В результате одна жидкость может не охватывать необходимый диапазон в одной ванне, поэтому у вас есть выбор между неудобной заменой жидкости или несколькими ваннами с определенной температурой.