Kiểm soát chính xác bằng tia hồng ngoại trong quá trình xử lý nhiệt cho các hạt thủy tinh
Các容器 làm từ thủy tinh được sử dụng trong phòng thí nghiệm có nguy cơ bị hư hỏng nếu các ứng suất bên trong không được giải tỏa. Chúng tôi sử dụng các bộ phát nhiệt bằng tia hồng ngoại để kiểm soát nhiệt độ cần thiết – đó là nhiệt độ mà ở đó thủy tinh chuyển từ trạng thái mềm sang trạng thái cứng. Nếu nhiệt độ thay đổi chỉ vài độ thôi, khả năng xảy ra hiện tượng nứt vỡ do ứng suất sẽ rất cao.
Tại sao độ chính xác 0,1°C lại quan trọng?
Các bộ phát nhiệt thông thường thường vượt quá mức nhiệt độ mong muốn. Trong quá trình xử lý nhiệt với độ chính xác cao, việc duy trì độ chính xác 0,1°C không phải là điều xa xỉ; đó là yêu cầu cơ bản của vật lý học. Chúng tôi sử dụng các bộ điều khiển PID tần số cao kết hợp với các bộ phát tia hồng ngoại để duy trì nhiệt độ ổn định. Điều này giúp tránh hiện tượng “sốc nhiệt”, tức là phần bên ngoài của hạt thủy tinh nguội nhanh hơn phần lõi của nó. Khi độ chênh lệch nhiệt độ quá lớn, thủy tinh sẽ bị nứt vỡ.
Sự khác biệt giữa việc truyền nhiệt bằng tia hồng ngoại và việc truyền nhiệt bằng không khí
Chúng tôi chọn phương pháp truyền nhiệt bằng tia hồng ngoại vì nó có thể xâm nhập trực tiếp vào bề mặt thủy tinh. Khác với không khí, vốn có thể tạo ra các vùng lạnh hoặc dòng khí không đều trên bề mặt các hạt thủy tinh, tia hồng ngoại mang lại lượng nhiệt đồng đều. Chúng tôi thiết kế các bộ phát nhiệt này sao cho chúng có thể tác động vào các dải hấp thụ nhiệt cụ thể của thủy tinh borosilicate hoặc thủy tinh soda-lime. Điều này giúp đảm bảo rằng nhiệt độ được truyền đến tâm của hạt thủy tinh mà không làm nóng quá mức bề mặt.
Những thách thức trong thực tế
Các hệ thống truyền nhiệt bằng tia hồng ngoại đòi hỏi một mạng lưới điện ổn định. Nếu mạng lưới điện trong nhà máy bị sụt áp do các thiết bị công nghệ nặng, độ chính xác 0,1°C sẽ bị ảnh hưởng. Bạn cần một nguồn điện ổn định để tránh tình trạng các bộ phát nhiệt hoạt động không ổn định. Ngoài ra, các bộ phát nhiệt này tạo ra nhiệt lượng lớn; bạn cần chọn vật liệu chế tạo vỏ máy phù hợp để có thể chịu được áp lực nhiệt này, nếu không khung máy sẽ bị biến dạng.
Hãy kết nối các bộ phát nhiệt này vào một hệ thống phản hồi khép kín, kèm theo máy đo nhiệt độ được hiệu chuẩn. Đó mới là cách duy nhất để đảm bảo rằng các ứng suất bên trong thủy tinh đã được loại bỏ hoàn toàn.