راهنمای کامل کاربردهای فور آزمایشگاهی

کسانی که در محیط آزمایشگاهی مشغول به کار می باشند، به خوبی با کاربرد فور آزمایشگاهی آشنا هستند. کوره دیجیتالی فور یا آون آزمایشگاهی به تجهیزاتی گفته می شود، که برای اعمال حرارت یکنواخت در شرایط خلاء و یا غیر از آن ایجاد شده اند.

کسانی که در محیط آزمایشگاهی مشغول به کار می باشند، به خوبی با کاربرد فور آزمایشگاهی آشنا هستند. فور یا آون آزمایشگاهی به تجهیزاتی گفته می شود، که برای اعمال حرارت یکنواخت در شرایط خلاء و یا غیر از آن ایجاد شده اند.

 کاربرد فور یا آون آزمایشگاهی می توانند در جهت خشک کردن، شکستن اتصالات پیوندی، خشک نمودن پلیمرهایی نظیر پلی آمید، استریل کردن و انجام عملکردهای آزمایشگاهی صنعتی متفاوتی از آن استفاده می شود.

 رایج ترین کاربرد فور آزمایشگاهی برای ایجاد دمای بین 20 تا 300 درجه سانتیگراد می باشد. این رنج دمایی برای کارهای مرتبط در زمینه‌های شیمی، زیست شناسی، داروسازی و پزشکی قانونی از آن استفاده می شود. لازم است بیان کنیم که انواعی از آون‌هایی که بیش از 300 درجه سانتیگراد را ایجاد می کنند، برای کاربردهای تخصصی تر در فیزیک، الکترونیک و همچنین فرآوری مواد به ویژه در آزمایشگاههای مهندسی عمران که از فور یا آون برای خشک نمودن نمونه‌های آسفالت، خاک، سنگ یا بتن بهره می گیرند، استفاده می شود.

تعریف فور آزمایشگاهی

فور آزمایشگاهی وسیله‌ای می باشد که جهت انتقال فشار حرارتی بکار می رود و محتوای درون محفظه خود را مطابق با قواعد همرفت گرم خواهند کرد. محدوده حرارتی این دستگاه عموما بین دمای اتاق تا 300 درجه سانتی‌گراد خواهد بود. البته برخی از انواع فور تا دمای 600 درجه سانتی‌گراد نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

این دستگاه برای افزایش دما مجهز به یک المنت گرمایشی می باشد که درون یک محفظه خارجی قرار دارد و با نمونه درون محفظه ارتباط ندارد. این مسئله باعث می شود که پرتوهای گرمایشی با نمونه برخورد نداشته باشند و گرمای ایجاد شده از دیواره های آون و یا فور آزمایشگاهی جهت گرم و خشک کردن نمونه مناسب می باشد.

طریقه انتقال گرمای همرفتی در آون و یا فور آزمایشگاهی

در آون یا فور آزمایشگاهی انتقال گرمای همرفتی به دو صورت انجام می‌پذیرد.

• ‌همرفت جاذبه

همرفت جاذبه به صورت طبیعی و از طریق نیروی جاذبه صورت می گیرد‌. در این مدل ابتدا هوای سرد و سپس هوای گرم جابجا خواهند شد و به سمت المنت گرمایشی جریان پیدا می کند و این عمل تا گرم شدن کل محفظه ادامه خواهد یافت.

این نوع همرفت دارای نواقصی مانند، توزیع پایین حرارت، اتلاف بالای انرژی، صرف مدت زمان طولانی جهت گرم شدن محفظه، از این جهت نوع همرفت مکانیکی طرفداران بیشتری دارد.

• ‌همرفت مکانیکی

آون‌های مکانیکی به دلیل داشتن سوپاپ و همچنین دمنده درون محفظه خود با سرعت بالاتر و به صورت یکنواخت گرم خواهند شد. در این فور امکان تنظیم میزان هوای ورودی و همچنین خروجی برای حفظ و نیز کاهش رطوبت امکان پذیر خواهد بود.

معرفی اجزا تشکیل دهنده آون یا فور آزمایشگاهی

هر دستگاه و وسیله الکتریکی مجموعه‌ای از تجهیزات می باشد که در کنار یکدیگر قرار دارند و فعالیتی را دنبال می کنند. در ادامه مطلب اجزای تشکیل دهنده آون آزمایشگاهی را بیان می کنیم.

• محفظه درونی

این محفظه، فضایی برای قرار دادن وسایل درون آن برای استریل شدن است. جنس این محفظه از استیل ضد زنگ می باشد و در برابر گرما مقاومت بالایی از خود نشان می دهد. حسگر دما و ترموکوپل نیز در این محفظه قرار گرفته است.

• المنت‌ گرم کننده

این اجزا گرمای لازم برای آون را ایجاد می‌کنند و در نزدیکی جداره بیرون فور قرار گرفته اند به این ترتیب دمای دستگاه را به میزان لازم افزایش می دهد. درون هر فور آزمایشگاهی با توجه به نوع دستگاه، مدل و توان الکتریکی آن یک یا دو المنت تعریف شده است.

المنت‌های تعریف شده در آون یا فور آزمایشگاهی از نوع فنری می باشد و درون پوششی از جنس سرامیک نسوز قرار دارد. به این ترتیب از انتقال جریان الکتریکی به درون محفظه و همچنین اتصال آن جلوگیری خواهد کرد.

• عایق‌ حرارتی

از عایق‌ حرارتی برای جلوگیری از هدر رفتن انرژی حرارتی و همچنین سرد شدن سریع محفظه جلوگیری خواهد کرد به علاوه مانع گرم شدن بیش از حد محفظه درونی نیز می‌شود. این عایق در محیط بیرون قرار می گیرد و از جنس پشم شیشه طراحی شده است.

• سیستم کنترل و همچنین نمایش دمای درون محفظه

با در نظر گرفتن مدل آون یا فور آزمایشگاهی، سیستم کنترل و نیز نمایش دمای درون محفظه به صورت کاملا مجزا و همچنین در یک سیستم یکپارچه قرار گرفته اند. سیستم نمایش دمای محفظه درونی بسته به مدل دستگاه دارای یک دماسنج عقربه‌ای، دماسنج جیوه‌ای و همچنین یک برد الکتریکی همراه با حسگرهای حرارتی و نمایشگر دیجیتالی خواهد بود.

در واقع سیستم کنترل کننده دما  با توجه به مدل آون یا فور آزمایشگاهی، به صورت ترموکوپل‌های جیوه‌ای، نوع فلزی و یا سیستم میکروپروسسوری مجهز به حسگر دقیق قابل تولید است.

• سیستم‌ حفاظتی

سیستم حرارتی اون یا فور آزمایشگاه با توجه به مدل دستگاه به صورت الکتریکی و همچنین حرارتی می‌باشد و وظیفه آن حفاظت کاربران، دستگاه و نیز محتویات درون آن درنظر گرفته خواهد شد. برخی از سیستم‌های حفاظتی تعبیه شده در این دستگاه به صورت زیر می باشند.

• ‌فیوزهای الکتریکی برای قطع کردن جریان در مواقع اورژانسی
• سیستم قطع کردن جریان در مواقع افزایش بیش از حد دما

انواع مختلف آون‌های آزمایشگاهی

• ‌آون های Heavy Duty

دارای کاربردهای صنعتی می باشد، بدنه قوی این تجهیزات با اتصالها و همچنین اجزای سخت ایجاد شده اند، تا در فرآیندهای خشک کردن در دمای بسیار بالا مقاومت خوبی داشته باشند.

• ‌فورهای دیجیتالی استاندارد

فورهای دیجیتال استاندارد برای اهداف عمومی همانند گرمایش و نیز خشک کردن طراحی شده اند تا بتوانند به صورت همزمان دقت، کنترل و همچنین ایمنی را برای کاربران ایجاد می کند.

• ‌آون گرم خانه ها

برای مکان هایی که حرارت دهی با دمای خاص لازم نباشد، این نمونه فورها مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله کاربردهای فور یا آون آزمایشگاهی از نوع گرم خانگی در آزمایشگاه‌های شیمی و همچنین زیست شناسی برای خشک نمودن، ادوات شیشه ایی می باشد.

• آون ذوب موم

جهت ذوب و نگهداری موم و به منظور بافت شناسی مورد استفاده قرار می گیرند. (مطالعه آناتومی میکروسکوپی سلول‌ها و همچنین بافت‌های گیاهان و حیوانات).

• ‌فورها با دمای بالا

این نمونه از آون‌ها با توجه به مشخصات مورد نیاز آزمایشگاههای مربوطه طراحی شده اند و برای کار در درجه حرارت بسیار بالا درها و همچنین دیوارهای آن را با عایق اضافی مقاوم تر می کنند، دلیل آن اینست که در این نوع از تجهیزات درجه حرارتهای بالاتری از 500 درجه سانتیگراد را به کار می گیرند. بیشترین استفاده و کاربرد آون‌ یا فور آزمایشگاهی دما بالا در صنایع وابسته به صنعت هوافضا است.

کاربردهای مختلف فور یا آون آزمایشگاهی در صنایع

کاربرد فور یا آون آزمایشگاهی تنها به آزمایشگاهها و مراکز تحقیقاتی محدود نخواهد شد، بلکه صنایع نیز در اغلب فرآیندها نیاز به بکارگیری این تجهیزات خواهند داشت. بنابراین در ادامه مطلب، به مواردی که کاربرد فور و یا آون آزمایشگاهی را نشان می دهد، اشاره شده است.

• ‌حرارت دهی بالا
  فرآیند حرارت دهی از قبیل گرم کردن و بعد از آن خنک‌کردن موادی مانند شیشه یا فولاد می باشد. این کار در جهت کاهش سختی و نیز افزایش انعطاف پذیری مواد نامبرده انجام می گیرد. کاربرد فور با درجه حرارت بالا اکثرا در متالورژی، ساخت دستگاه‌های پزشکی و همچنین صنایع علوم مواد خواهد بود. در واقع با حرارت دادن به مواد، اینها با سرعت بیشتری قابل برش و همچنین فرم دادن خواهند بود به همین دلیل در تولید مواردی همانند سرنگ و سوند پیشنهاد می شود، موادی که از قبل حرارت دیده اند را مورد استفاده قرار گرفته شود.
• ‌افزایش کیفیت نوع اتصالات و همچنین پیوندها با توجه به اینکه در آون های آزمایشگاهی ترکیبی از خشک کردن و نیز حرارت دهی اتفاق می افتد، می توان مواد را در جهت بهبود ساختار و نیز نوع ترکیب شیمیایی دستخوش تغییر کرد. مهم ترین کاربرد فور آزمایشگاهی در حیطه صنعت با این کارایی، برای تولید گرافیت از حرارت دهی کک زغال سنگ می باشد. البته قابل ذکر است که می توان از این روش در جهت، تولید اپوکسی، چسب، پلاستیک و نیز لاستیک استفاده کرد که در تحقیقات پلیمر، فناوری نانو و همچنین نیمه ها از آن استفاده خواهد شد. افزایش استحکام پیوند نیز در افزایش قوام مواد به طور فوق‌العاده ای مفید می باشد.
• ‌خشک کردن
  در بسیاری از آزمایشگاههای زیست محیطی، بیولوژیکی و همچنین بالینی استفاده می شود. نیاز است که از آون‌های تحت خلاء برای خشک نمودن نمونه‌ها و همچنین از بین بردن رطوبت آنها استفاده کرد. بنابراین یکی از کاربردهای فور آزمایشگاهی در شرایط خلاء، بکارگیری برای خشک کردن نمونه‌هایی می باشد که به راحتی در دماهای بالا تخریب خواهند شد، زیرا به منظور حذف رطوبت آنها، نیازی به حرارت دهی در دمای نقطه جوش آب نمی باشد، و به مواد اجازه خواهد داد تا در دمای پایین‌تر از نقطه جوش آب خشک گردد.
• ‌ایجاد حرارت دهی پلی آمیدها
  پلی آمید به صورت مایع در آون وجود دارد و سپس به صورت حرارتی پخته خواهد شد تا یک فیلم نازک یا یک لایه برای مصارف مختلف از جمله پوشش بافر را برای لایه‌های بین تراشه و مواد دیگر ایجاد کنند.
• ‌استریل کردن
  می توان اساسی ترین کاربرد فور آزمایشگاهی را استریل کردن تجهیزات آزمایشگاهی و نیز ظروف شیشه ای دانست. این کار در فر با هوای گرم انجام می پذیرد و دمای ایده آل باید حداقل 160 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود، حدود 45 تا 60 دقیقه زمان نیاز است تا فرآیند استریل سازی ظروف بصورت کامل انجام شود.

ویژگی‌های خاص فور آزمایشگاهی

علاوه بر فراوانی کاربردهای فور یا آون آزمایشگاهی در صنایع که تقریبا همگی از آن اطلاع دارند، آون‌های آزمایشگاهی دارای مزایای منحصر به فردی نیز می باشند که در زیر به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد.

• ‌سهولت در بکارگیری و نیز استفاده از این تجهیزات از ابتدای ترین مزایای این دستگاهها به حساب می آید.
• ‌قابلیت کنترل تبادل هوا و همچنین موقعیت فلاپ هوا به حالت الکترونیکی
• دما و مبدل هوا قابل برنامه ریزی می باشد که دقت کار دستگاه را افزایش می دهد.
• هوای تازه و از قبل گرم شده از نوسانات دما در دستگاه جلوگیری خواهد کرد.
• استفاده بصورت اختصاصی از فولاد ضد زنگ با کیفیت بسیار بالا، مقاومت مناسب در برابر خوردگی را در آون افزایش داده و تمیز کردن محفظه سریعتر می کند.
• گرمایش به طریقه ی خاص با یک کنترل دمای دقیق و همچنین همگن سازی حرارتی در آونها اجرا خواهد شد.