5 ошибок при выборе лабораторного термостата, которые мы видим на практике

Автор: Дарья Чуйкина — менеджер по продукту ТЕРМЭКС, кандидат химических наук. Более 20 лет опыта работы в химической лаборатории, 7 лет работы в ТЕРМЭКС.

Выбор лабораторного термостата стоит начинать прежде всего с задачи: что именно нужно термостатировать, по какой методике проводится испытание, какой температурный режим требуется и будет ли оборудование работать с внешним контуром.

За время работы с лабораторным оборудованием я неоднократно сталкивалась с ситуациями, когда термостат формально подходил по температурному диапазону и другим характеристикам, но оказывался неудобным или вовсе непригодным для конкретной задачи.

Например, в одном случае мощности охлаждения выбранного криостата оказалось недостаточно для подключённого анализатора. В другом заказчик правильно определил требуемую температуру и глубину ванны, но лабораторная колба физически не прошла через её открытую часть.

При выборе лабораторного термостата необходимо проверить как минимум пять групп параметров: температурный диапазон и требования методики, нестабильность и неоднородность поддержания температуры, способ термостатирования, размеры рабочей зоны и — при работе с внешним контуром — мощность охлаждения и характеристики циркуляционного насоса.

Разберем пять ошибок, которые мы видим при подборе оборудования на практике.

Температурный диапазон — один из основных параметров лабораторного термостата, но сам по себе он ещё не показывает, подходит ли оборудование для конкретной задачи.

В качестве примера приведу поступивший к нам запрос:
«Нужен жидкостный термостат для работы при +15 °C».

В линейке ТЕРМЭКС такую температуру могут поддерживать, например, КРИО-ВТ-01, КРИО-ВТ-ро-03 и ТЕРМОТЕСТ-100. Однако конструкция и назначение этих приборов различаются.

КРИО-ВТ-01 позволяет работать с внешним контуром. ТЕРМОТЕСТ- 100 обеспечивает нестабильность и неоднородность температурного поля ±0,01 °C, что востребовано, например, при поверке температурных датчиков. КРИО-ВТ-ро-03 имеет большую глубину рабочей зоны и смотровое окно.

Все три прибора могут обеспечивать требуемые +15 °C, но это не делает их взаимозаменяемыми.

Если лаборатория, например, определяет плотность нефтепродуктов ареометром по ГОСТ 3900, то необходимо учитывать уже не только температуру. Важны: возможность правильно разместить цилиндры с пробой и визуально контролировать положение ареометра.

Для такой задачи КРИО-ВТ-ро-03 подходит благодаря конструкции рабочей зоны и наличию смотрового окна.

Что проверить: температурный диапазон следует рассматривать только как первый фильтр. Окончательный выбор зависит от методики испытания, требований к температурному режиму, конструкции рабочей зоны и способа термостатирования.

Распространённая ошибка — ориентироваться на рабочий диапазон прибора, не проверяя требования к нестабильности и неоднородности поддержания температуры.

Для лабораторных испытаний необходимые характеристики определяются прежде всего применяемой методикой.

Например:

Разница между требованиями существенная.

Требуемая нестабильность температуры определяется конкретной методикой испытания, поэтому принцип «чем точнее, тем лучше» при подборе оборудования работает не всегда.

При замене импортных моделей мы, например, нередко встречаем характеристики порядка ±0,02 °C, хотя для конкретной методики такой показатель может оказаться избыточным.

Поэтому сравнивать лабораторные термостаты исключительно по максимальной точности поддержания температуры некорректно. Сначала необходимо установить требования методики, а затем определить характеристики оборудования, достаточные для их выполнения.

Что проверить: требования ГОСТ, ASTM, ISO или другой применяемой методики к температурному режиму, стабильности и однородности температурного поля.

Этот вопрос особенно важен при использовании циркуляционного термостата или криостата для термостатирования внешнего контура — например, реактора или аналитического оборудования.

Совпадения температурного диапазона здесь недостаточно. Нужно сопоставить тепловую нагрузку внешнего объекта с возможностями системы охлаждения, а параметры циркуляции — с характеристиками подключаемого оборудования.

При подборе криостата необходимо учитывать тепловую нагрузку внешнего объекта. Холодильная система должна обеспечивать необходимый отвод тепла не только без нагрузки, но и в реальных условиях работы подключённого оборудования.

Клиент самостоятельно выбрал криостат для подключения к внешнему лабораторному оборудованию. По температурному диапазону модель подходила, однако тепловая нагрузка подключаемого прибора при подборе не учитывалась.

В результате мощности охлаждения криостата оказалось недостаточно для нормальной работы системы.

При работе с внешним контуром поэтому необходимо оценивать не только требуемую температуру, но и количество тепла, которое криостат должен отводить во время работы.

Для внешнего контура также важны расход и давление циркуляционного насоса.

Эти параметры определяют условия циркуляции теплоносителя между термостатом и внешним объектом и должны соответствовать характеристикам конкретной системы.

Принцип «чем выше показатель, тем лучше» здесь также неприменим. Требуемые параметры циркуляции зависят от подключаемого оборудования и условий его эксплуатации.

Что проверить: тепловую нагрузку внешнего объекта, требуемую мощность охлаждения, характеристики циркуляционного насоса и параметры подключаемой системы.

Два лабораторных термостата с одинаковым температурным диапазоном могут быть предназначены для разных задач: работы с объектами внутри ванны, подключения внешнего контура, поверки датчиков или других специализированных операций.

Поэтому один из первых вопросов при подборе:

Где будет находиться объект термостатирования — непосредственно в рабочей ванне или за её пределами?

Объём ванны сам по себе не показывает, поместится ли объект в термостат.

При подборе оборудования необходимо отдельно проверять:

Заказчику требовалось термостатировать литровую мерную колбу.

При выборе КРИО-ВТ-01 были учтены необходимая температура и глубина рабочей зоны, но не размер открытой части ванны. Диаметр используемой колбы оказался больше доступного отверстия.

Использовать выбранный прибор для этой задачи оказалось невозможно, поэтому лаборатории пришлось приобретать второй термостат.

Для подобных задач в линейке, например, предусмотрен КРИО-МТ-08 с глубиной рабочей зоны 300 мм и размером открытой части 165 × 165 мм, куда помещается литровая мерная колба.

Поэтому геометрию рабочей зоны нужно сопоставлять с размерами конкретного объекта ещё до покупки оборудования.

Перед сравнением конкретных моделей рекомендую ответить, как минимум на несколько основных вопросов:

Что именно необходимо термостатировать?
Объекты внутри ванны или внешнее оборудование?

Какой температурный диапазон требуется?
Учитывайте весь рабочий режим, а не только одну температуру.

Какие требования устанавливает методика?
Проверьте необходимую стабильность и однородность температуры.

Помещается ли объект в рабочую зону?
Сопоставьте глубину, открытую часть ванны и размеры используемой посуды.

Если используется внешний контур, соответствуют ли ему характеристики термостата?
Необходимо учитывать охлаждение, тепловую нагрузку и параметры циркуляции.

Такой порядок позволяет сначала сформировать технические требования и только после этого сравнивать конкретные модели.

Дополнительная консультация технического специалиста особенно полезна, если:

В этих случаях совпадение основных характеристик из каталога ещё не гарантирует, что прибор будет корректно работать в конкретной системе.

Универсального главного параметра нет. Набор требований определяется задачей и применяемой методикой. Для одного испытания критична стабильность температуры, для другого — размеры рабочей зоны, для третьего — мощность охлаждения и характеристики циркуляции при работе с внешним контуром.

Криостат оснащён системой активного охлаждения теплоносителя, что позволяет работать при температурах ниже тех, которые доступны обычному нагревающему жидкостному термостату. Конкретный рабочий диапазон зависит от модели.

При подборе прежде всего учитываются температурный диапазон, объем, мощность охлаждения, характеристики насоса и параметры внешней системы.

Нет. Избыточные характеристики не всегда дают практическое преимущество. В первую очередь следует ориентироваться на требования конкретной методики испытаний.

Лабораторный термостат нельзя правильно выбрать только по температурному диапазону: необходимо учитывать требования методики, стабильность и однородность температуры, способ термостатирования, размеры рабочей зоны, а для внешнего контура — также характеристики охлаждения и циркуляции.

Практические случаи показывают, что пропуск даже одного параметра может привести к ситуации, когда формально подходящий прибор невозможно использовать для конкретной задачи.