شهریور ۲۸, ۱۳۹۵ 0

آشنایی با آون يا فور

نوشته شده توسط :arezuysf درشهریور ۲۸, ۱۳۹۵

از «آون» یا «فور خشک کننده» در آزمایشگاه ها به منظور خشک کردن و استریل کردن ظروف شیشه‌ای و فلزی استفاده می‌شود. کارخانجات سازنده ، به منظور انجام فعالیت‌های مختلف ، انواع گوناگونی از این وسیله را طراحی نموده‌اند. در برخی از آن ها ، انتقال گرما به طور خود به خود و طبیعی صورت می‌گیرد ؛ در حالی که در برخی انواع دیگر از این وسیله ، انتقال گرما با استفاده از پنکه و یا از خاصیت سبک بودن هوای گرم و سنگین بودن هوای سرد ، به منظور جابجایی هوای درون آون استفاده می‌شود. به طور معمول ، آون‌ها در محدوده حرارتی بین دمای اتاق تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند. اگرچه انواعی از فورها هستند که تا دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد را نیز تأمین می‌نمایند. از آون‌ها با اسامی «آون هوای داغ»  و یا «گرم خانه» نیز یاد می‌شود.
کاربرد
از آون به منظور استریل یا خشک کردن وسایل شیشه‌ای و یا فلزی که در آزمایشگاه به کار می‌رود ، استفاده می‌شود. استریل و خشک کردن وسایل فلزی تمیز شده با کمک حرارت و در دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت صورت می‌گیرد. با افزایش تدریجی دمای آون ، رطوبت موجود در وسایل شیشه‌ای تبخیر شده و بنابراین موجب از بین رفتن هر گونه فعالیت بیولوژیکی خواهد شد.

اجزای تشکیل دهنده
محفظه داخلی: این محفظه ، محل قرار گرفتن وسایل مورد استفاده جهت استریل شدن بوده که اغلب از جنس استیل ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت بالا است. این محفظه همچنین محل قرار گرفتن سنسور دما و ترموکوپل است.
المنت‌های گرم کننده: این اجزا جهت تأمین حرارت مورد نیاز فور پیش بینی شده‌اند و اغلب در مجاورت جداره خارجی فور و در تماس با آن قرار گرفته‌اند تا دمای داخل فور را به میزان مورد نیاز افزایش دهند. در داخل هر فور ، بسته به نوع و مدل دستگاه و همچنین بسته به توان الکتریکی آن ، یک یا دو عدد المنت قرار می‌گیرد. این المنت‌ها اغلب از نوع فنری بوده و درون یک پوشش از جنس سرامیک نسوز قرار می‌گیرند تا از انتقال جریان الکتریکی به محفظه فور و اتصال نمودن آن جلوگیری شود.
عایق‌های حرارتی: این عایق‌ها به منظور جلوگیری از هدر رفتن انرژی حرارتی و سرد شدن سریع محفظه داخلی و همچنین جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محفظه خارجی و مدارهای الکتریکی و نیز محیط بیرون تعبیه شده که اغلب از جنس پشم شیشه است.
سیستم کنترل و نمایش دمای داخل محفظه: بسته به نوع فور مورد استفاده ، این دو سیستم می‌تواند کاملا مجزا و یا در یک سیستم یکپارچه تأمین شده باشد. سیستم نمایش دمای داخل محفظه می‌تواند یک دماسنج عقربه‌ای ، دماسنج جیوه‌ای و یا یک برد الکتریکی به همراه سنسور حرارتی و نمایشگر دیجیتال باشد. سیستم کنترل دما نیز بسته به نوع دستگاه می‌تواند به صورت ترموکوپل‌های فلزی ، جیوه‌ای و یا سیستم‌های میکروپروسسوری مشتمل بر سنسورهای دقیق باشد ؛ در این صورت سیستم نمایش و کنترل دما می‌تواند در هم ادغام شود.
سیستم‌های حفاظتی: بسته به نوع دستگاه سیستم‌های حفاظتی الکتریکی و حرارتی جهت حفاظت کاربران و دستگاه و محتویات آن پیش‌بینی می‌شود. فیوزهای الکتریکی برای قطع جریان در موارد اضطراری ، سیستم قطع جریان در زمان بالا رفتن بیش از حد دما (به هنگام عمل نکردن سیستم کنترل دما) و … از جمله این سیستم‌ها است.

oven-02

اساس کارکرد
آون‌های خشک کننده عموماً دارای یک محفظه درونی و یک محفظه بیرونی است. محفظه درونی از آلومینیوم و یا جنس استیل ساخته شده که دارای خاصیت انتقال گرمایی خوبی بوده و در دیواره آن سوراخ‌هایی از جنس استیل تعبیه شده است. این سوراخ‌ها به منظور تسهیل جریان هوا در اطراف اجسامی که باید خشک و یا استریل  شود ، طراحی شده است.
محفظه درونی به وسیله مواد عایقی از بخش بیرونی جدا شده است. این مواد عایق موجب حفظ دمای بالای محفظه درونی شده و همچنین موجب تأخیر در انتقال گرما به بخش محفظه بیرونی آون خواهد شد. محفظه بیرونی از ورقه‌های استیلی درست شده که با یک لایه رنگ الکترواستاتیک محافظ پوشیده شده‌اند.
گرما از طریق مقاومت‌های الکتریکی تولید شده و این انرژی حرارتی به محفظه درونی منتقل می‌شود. این مقاومت‌ها در قسمت پایینی آون قرار داشته و گرما به صورت طبیعی و یا با استفاده از نیروی پنکه داخلی در میان محفظه توزیع می‌شود.
توان (انرژی تولید شده در واحد زمان) یک مقاومت الکتریکی به وسیله معادله زیر قابل محاسبه است:


که در آن:
I = شدت جریان الکتریکی بر حسب آمپر
R = مقاومت الکتریکی بر حسب اهم
از آنجا که انرژی نه تولید شده و نه از بین می‌رود ، بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می‌شود ، امکان محاسبه انرژی حرارتی بر اساس مقاومت الکتریکی وجود خواهد داشت. در مواردی که مقاومت به شکل سیم باشد محاسبه گرمای (q) منتشر شده می‌تواند از طریق معادله زیر صورت گیرد:


که در آن:
R = مقاومت سیم
I = شدت جریان الکتریکی
r = شعاع خارجی سیم
L = طول سیم
q = گرمای تولید شده در واحد حجم

مقاومت (R) را می‌توان به وسیله معادله زیر محاسبه نمود:


که در آن:
ρ = میزان مقاومت فلز سیم
A = سطح سیم
آون دارای یک درب فلزی بوده که واجد عایق حرارتی است. یک دستگیره عایق که به منظور جلوگیری از خطر سوختن دست طراحی شده است ، در جلوی درب آون تعبیه شده و با استفاده از لولا به گونه‌ای نصب شده است که بتواند تا زاویه ۱۸۰ درجه نیز باز شود.
امروزه آون‌های مدرن ، به وسیله یک مدلی از ریزپردازشگرها کنترل می‌شوند. این کار با استفاده از تجهیزات اندازه‌گیری ، هشدار دهنده و سیکل‌های برنامه‌ریزی انجام می‌شود که همگی کنترل شده است. این کنترل نه تنها بر دما ، بلکه بر روی تغییرات زمانی لازم در مراحل گرمایشی و سرمایشی یا تثبیت دما در مرحله خاصی نیز اعمال می‌شود.
آون‌ها به طور معمول در محدوده دمایی دمای اتاق تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند. البته برخی از آون‌ها دارای دامنه دمایی محدودتری نیز هستند. آون‌های قدیمی دارای یک مقاومت ساده بود که با استفاده از یک ترموستات کنترل می‌شد.
جدول زیر ارتباط دما و زمان  لازم برای استریل کردن گرمایی را در آون‌های حرارتی نشان می‌دهد.

oven-06

تجهیزات لازم برای نصب آون
به منظور نصب آون ، تجهیزات زیر لازم است:
۱- یک میز کار بزرگ و محکم
۲- فضای خالی در اطراف محل نصب آون ، به گونه‌ای که حداقل ۵ سانتیمتر از فضای اطراف آن باز باشد. همچنین باید در اطراف آون ، فضای کافی برای قرار دادن وسایلی که قرار است استریل شوند ، وجود داشته باشد.
۳- پریز برق قوی با سیم اتصال به زمین. این پریز باید دارای استاندارد داخلی و یا بین‌المللی استفاده در آزمایشگاه بوده و در فاصله یک متری از دستگاه