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马弗炉是一种实验室通用的加热设备,还可称为电炉、电阻炉、茂福炉、马福炉。主要用于各种有机物和无机物的灰化、磺化、熔融、烘干、腊烧除、熔合、热处理以及灼烧残渣、烧失量等的测试。目前实验室常见马弗炉包括电热马弗炉、微波马弗炉和燃气马弗炉三种。
马弗炉原理和结构
电热马弗炉、微波马弗炉和燃气马弗炉顾名思义最大区别在于加热原理。电热通过电流流过具有一定电阻的导体,使导体产生焦耳热而不断提供外部热能。加热元件把电能转化为热能,通过热传导、热对流和热辐射使炉内产生高温。微波马弗炉将电能转换为微波,再转换为热能。炉膛内的材料或者被加热物体本身吸收微波后产生热量,既而产生高温,结构包括磁控管、转波机构、微波屏蔽腔体、电控元件、温控元件和吸波加热材料。
微波加热作为一种绿色高效的加热方法,与常规的加热方法相比,具有选择性加热、升温速率快、反应时间短、易于自动控制、可降低化学反应温度等优点。燃气马弗炉是将化学能转换成热能,当燃料在炉腔内燃烧时,燃烧过程中化学能将转换为热能,产生高温。
燃气马弗炉在这三种马弗炉中是结构最简单的一种,加热腔体大、加热速度快,温度控制灵活。
三种马弗炉除加热元件不同外,其他部件差异不大,包括保温材料、炉膛、温控元件和电控元件。
加热元件
传统电热马弗炉的加热元件大体分为合金加热丝和硅化合物[4]。合金电热丝具有可塑性强、易修复的特点。比如,湖南粉体装备研究院有限公司生产的TCXD系列是一款一体成型炉膛高温箱式马弗炉,它的加热元件是采用HDR优质电阻合金丝。
该系列马弗炉使用操作简便,外形美观大方,性能稳定,安全性高。可用于高校、科研院所、工矿企业做高温烧结、金属退火、质量检测;粉末冶金行业及义齿加工行业的烘烤、氧化锆盘预烧结等。湖南粉体装备研究院有限公司可以根据加热区大小,进行小试,中试,批量生产。
湖南粉体装备研究院有限公司是一家产销研一体的实体企业。公司战略定位着眼于全球粉体行业,主营业务包括粉体装备,粉末技术,粉体材料,当前主要产品以纳米行星系列为主,还配套破碎,筛分,混合,分散,压制,烧结等粉体装备。
产品有:实验球磨机、立式行星球磨机、立式方形行星球磨机、全方位球磨机、立式半圆行星球磨机、低温行星球磨机、土壤球磨机、卧式球磨机、电动筛分机、旋振筛、双锥混料机、V型混料机、三维混料机、实验纳米砂磨机、手套箱等。
产品主要应用在国内急需的高精尖材料领域,如电子半导体,新能源,特种陶瓷,石墨烯,碳纳米,新特医药,化工轻工等领域。
马弗炉的发展现状及研究展望
国内马弗炉的研究开始于上世纪七十年代。经历了加热方式转变、结构的转变、控制系统的转变等过程。上世纪九十年代开始与国外公司合作,目前我国马弗炉无论在结构设计、温度的均匀性、使用稳定性、故障率、自动化程度还是能耗上均有很大提升。
国外的马弗炉在新材料应用,控制系统的性能优化,在炉体结构冷却系统、传送系统、控制系统、安全保护等方面的设计都处于领先地位。知名的马弗炉制造公司产品具有系列化、专用化的特点,在自动控制、结构设计及温度场技术等方面拥有多项发明专利。
今后实验室马弗炉的发展趋势将是针对用户以及行业的特异性需求,开展定制化、个性化、智能化、科技附加值高的产品。在节能、安全、效率、加热均匀程度以及与分析仪器联用方面深入研究。
参考资料:
[1] ADELOJU S B.Comparison of some wet-digestion and dry-ashing methods for voltam-metrictrace-element analysis [J]. Analyst,1989,114(6):455-461.
[2] BROW N ER,R.F,BOOR N,A.W.Int roduction to microwave sample preparation:Theor y and practice[J]J.A nal.Chem.,1989,61(3):220A.
[3] 谭炯,陈峰,万家义.燃气炉低温催化燃烧研究[J].西南民族大学学报(自然科学版),2002,28(2):236-238.
[4] 张莹等《实验室用高温马弗炉的发展现状及应用》
[5] 企业展台