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实验室电气设计之金属材料实验室镍释放收集室

发布者:高跃旗 发布时间:2018-04-24 阅读:

镍具有良好的力学、物理和化学性能,添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。镍合金可作为电子管用材料、精密合金(磁性合金、精密电阻合金、电热合金等)、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金和形状记忆合金等。在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中,镍合金都有广泛用途。


但是镍是常见的致敏性金属,同时世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,镍化合物在一类致癌物清单中。所以,欧盟于1994 年通过了94/27/EC 指令(Nickel Release Directive),该指示是用以管制镍在与皮肤有直接及长期接触的产品上的使用量,例如项链、手镯、表壳、表带、金属眼镜框、消费类电子产品的金属外壳及金属钮扣等。欧盟REACH 法规附件规定了与皮肤长时间接触的金属物品中镍的释放量,这样来尽量降低因为镍给人们带来伤害。


我国于2002 年颁布实施《GB11887-2002 首饰、贵金属纯度的规定及命名方法》,要求:1.用于耳朵或人体的任何其他部位穿孔,在穿孔伤口愈合过程中摘除或保留的制品,其镍在总体质量中的含量必须小于0.05%;2.与人体皮肤长期接触的制品的镍释放量必须小于0.5ug/cm2/week。发布了GB/T 19718-2005(首饰镍含量的测定:火焰原子吸收光谱法)和GB/T 19719-2005(首饰镍释放量的测定:光谱法)两种测定方法。


根据以上情况,在做实验室设计时,镍释放除了仪器检测实验室以外还需要设计金属制样室、镍释放量收集室。一般会采用恒温水浴锅或恒温箱内置人工汗液,将经过金属制样室分割好的样品置于其中。经过长时间浸泡,然后用原子吸收光谱、电感耦合等离子光谱或者其他合适的分析方法测试溶液中溶解的镍(Ni)的浓度,从而确定镍释放的量是否超标。


实验室设计 

 

那么,由于收集一个样品镍释放量的周期较长(一般为168小时,即一个星期),所以镍释放收集室就会有很多恒温水浴锅来满足样品量较大的需求,假设:某镍释放收集室如果有40个恒温水浴锅,每个恒温水浴锅的功率在2.5KW。那么其电气功率是否应该是2.5KW×40共计100KW呢?其实不然,因为恒温水浴锅要达到的是一个恒定温度。在做镍释放时所取的温度一般会是30℃±2℃或人体温度。然而恒温水浴锅所标的额定功率是最快升温下的最大功率,实验室环境温度又一般在25摄氏度左右,所以大批量的恒温水浴锅的整体能耗并不高。所以在计算恒温水浴锅群组的电气数据时,单台设备的需要系数应取0.8左右,同时系数应根据设备数量进行确定。一般作为镍释放收集室的相同设备三台以下,Kx取值应为1;三台以上十台以下Kx应取0.80.5;十台以上Kx应取值0.40.2


所以,根据以上情况其电气计算应该为:

Pe=2.5KW×40=100kw

Kx=0.2

Cosφ=1(纯阻性负载)

Pjs=100×0.2=20KW

Ijs=20÷0.38÷1.732÷1=30.39A


如果计算错误将Pe当成Pjs来用,那么,所得的电流将差别5倍,选用断路器将大5倍左右,也就造成了本身改动作的断路器不动作,安全系数将低的多。电缆的截面积也将因为计算错误变得及其离谱。所以专业的实验室电气设计不只可以控制并提高安全系数,同样还能降低业主的成本。


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