马弗炉原理机构和主要部件

马弗炉是一种实验室通用的加热设备，还可称为电炉、电阻炉、茂福炉、马福炉。主要用于各种有机物和无机物的灰化、磺化、熔融、烘干、腊烧除、熔合、热处理以及灼烧残渣、烧失量等的测试。目前实验室常见马弗炉包括电热马弗炉、微波马弗炉和燃气马弗炉三种。本文主要介绍其原理机构和主要部件。

1、原理和结构

电热马弗炉加热原理。电热通过电流流过具有一定电阻的导体，使导体产生焦耳热而不断提供外部热能。加热元件把电能转化为热能，通过热传导、热对流和热辐射使炉内产生高温。

2、主要部件

马弗炉除加热元件不同外，其他部件差异不大，包括保温材料、炉膛、温控元件和电控元件。

（1）加热元件

传统电热马弗炉的加热元件大体分为合金加热丝和硅化合物。合金电热丝具有可塑性强、易修复的特点，但其抗氧化性能相对较弱，若炉内为碳气氛、硫气氛以及氢、氮气氛等，对元件在高温使用下都有一定的腐蚀。硅化合物加热元件具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、寿命长、高温变形小、安装更换方便的优点。但是，硅化合物性脆，机械强度不高，容易在使用过程中物理损坏。此外，硅化合物的加热元件损坏后只能更换，不易维修。目前，常用的合金加热丝主要包括奥氏体组织的镍铬合金和铁素体组织的铁铬铝合金。硅化合物主要有碳化硅和二硅化钼。商品化的微波马弗炉采用的加热方式主要有两种。一种是通过内衬吸波材，如碳化硅板，间接对物料或者器皿进行加热。另一种是直接对盛装物料的器皿进行加热。器皿的材质为吸波材料，如碳化硅或者二氧化锆。表1对比了常用加热元件性能。

（2） 保温材料

目前使用的保温材料主要包括耐火砖和陶瓷纤维，根据温度不同，选用不同保温材料，对于温度超过1600度的高温炉或超高温炉，必须使用氧化锆保温，否则炉子的寿命非常短。

（3）炉膛

炉膛主要包括四种材质：1）耐火材料拼成，造价不高，受热受限制；2）高温铝炉膛，适应试验不含碳的实验；3）碳化硅炉膛，升温速度不快 ，温度加热比较好，而且吸收微波性能强；4）陶瓷纤维炉膛，这种炉膛造价高，优点是升温速度快，但是局部温度容易过高，容易烧毁炉膛。

（4）温度控制

马弗炉的温度控制主要包括温度测量、温度控制器、加热驱动部件、电热元件及辅助电路等。

温度测量通常采用接触式热电偶温度传感器和非接触式光电高温计。对于马弗炉一般采用热电偶进行接触式测量。按IEC分度，热电偶分为S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶。

选择热电偶要根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。S型、B型、K型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使用气密性比较好的保护管，如铠装热电偶，对气氛的要求就不太严格。

如果控制精度要求不高，温度控制器可采用模拟控制器，否则采用数字式控制器。电控元件一般由动圈式仪表、数字式温度指示调节仪或智能化数字显示控制仪表和加热驱动部件组成。加热驱动部件起着功率放大的作用，常用的有接触器、继电器、可控硅或固态继电器、晶闸管调节器以及变压器等。采用继电器的控制箱噪音大，控制精度低，寿命短；采用可控硅的控制箱噪音小，控制精度高寿命也较长。