[實用新型]一種用于平衡PID加熱器溫度波動的裝置

有效

• 申請號: 201520090173.7
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN204536949U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 王懷信;崔亞林;任黎亞;鄒稷康;李成宇;李戈
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉玥

技術領域

本實用新型涉及一種溫度平衡裝置，更具體的說，是涉及一種用于平衡PID加熱器溫度波動的裝置。

背景技術

在很多領域，我們需要對管道內流體介質進行溫度控制，大多數情況是需要將管道內流體介質的溫度穩定在某一個定值，此時往往采用PID溫度控制技術，通過PID自動溫控表實現加熱器功率的自動調整，從而使介質溫度穩定在設定值附近。然而由于PID控制技術自身的局限性，及受到管道所處環境的影響，管道內流動介質的溫度不可能保持一個絕對的定值，而是呈現出圍繞設定值上下波動的趨勢，波動的幅度與具體控制方式及具體環境狀況有關，往往至少有正負1度的波幅，甚至更大。在需要精確控溫的場合，這種溫度波動是不能接受的，例如在塑料生產行業或者實驗室精確控溫場合，溫度很小的波動就可能導致產品質量的下降或者實驗數據的不確定度急劇增加。傳統的做法是在PID加熱器后安裝恒溫水槽或者油槽進行進一步的溫度恒定，或者直接通過恒溫水槽或油槽加熱流體。恒溫油槽、水槽通過特制的精密加熱、冷卻、測溫、控制部件實現精度極高(±0.001℃)水溫和油溫控制，外部管道流體通?過盤管流過恒溫水槽、油槽。

過恒溫油槽或水槽實現精確控溫面臨設備占據空間、成本高的問題，大功率的恒溫水槽或油槽的這些問題更加突出，且恒溫水槽、油槽的水和油往往處于固定空間，外部流體需要通過特制的盤管就行換熱，安裝不方便。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種用于平衡PID加熱器溫度波動的裝置，本裝置無需外部電源及動力輸入，通過流體自身的混合來實現溫度的自動平衡，具有結構簡單，使用方便，節約成本平衡效果好等優點。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于平衡PID加熱器溫度波動的裝置，所述裝置由圓柱形混合室構成，所述混合室的其中一端設置有流體輸出口，所述混合室的上、中、下位置處分別設置有連接孔，所述連接孔分別與纏繞在混合室外壁的分流管一端相連接，所述分流管的另一端連接有流體輸入口，所述混合室上還設置有熱電偶接口。

所述混合室和分流管均由金屬制成。

所述混合室和分流管均由銅材質制成。

所述連接孔為橢圓形開口。

所述連接孔與分流管通過焊接方式連接

與現有技術相比，本實用新型的技術方案所帶來的有益效果是：

1、本實用新型的三根分流管均纏繞在混合室上，通過分流管與混合室外壁的換熱，實現溫度波動的第一次平衡。

2、本實用新型混合室空腔容積大于流體溫度一個波動周期內的流量，在混合室內，流體經過充分混合，通過對流和導熱，使得周期性的溫度波動大大減小。

3、本實用新型中三根分流管分別在混合室上、中、下三個位置連接，三根分流管內流量近似相等。三路流體通過不同位置進入混合室，加強流體在混合室內的擾動，從而加強溫度平衡效果。

4、本實用新型中三根分流管通過焊接方式與混合室的連接孔相連通，且連接孔呈橢圓形，流體近似從切線方向進入混合室，從而在混合室內形成渦流，加強流體混合效果，從而加強溫度平衡效果。

附圖說明

圖1至圖3是在不同方向下本實用新型的結構示意圖。

圖4是未采用本實用新型裝置進行溫度平衡的實驗數據曲線圖。

圖5是采用混合室容積為0.25L的本實用新型裝置進行溫度平衡的實驗數據曲線圖。

圖6是采用混合室容積為0.5L的本實用新型裝置進行溫度平衡的實驗數據曲線圖。

附圖標記：1-混合室?2-上部連接孔?3-中部連接孔?4-下部連接孔5-分流管?6-流體輸入口?7-流體輸出口?8-熱電偶接口

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。

如圖1至圖3所示，一種用于平衡PID加熱器溫度波動的裝置，所述裝置由圓柱形混合室1構成，混合室1的其中一端設置有流體輸出口7，混合室1上分別設置有上部連接孔2、中部連接孔3和下部連接孔4，該三個連接孔分別與三根分流管5通過焊接方式連通，焊接口呈橢圓形；該三根分流管5截面積相同，長度不一，三根分流管5呈螺旋狀纏繞在混合室1的外壁上，最終匯聚的與流體輸入口6連接在一起，此外混合室1上還設置有熱電偶接口8。

本實用新型具體實施時，流體通過流體輸入口6后通過三根分流管5被分為三條相同截面積、長度不相等的三條流路。三根分流管5分別通過混合室1上的連接孔2、3、4“切入”混合室1的內部空腔(分流管5末端與混合室1半徑近似垂直)，流體在混合室1內混合后經流體輸出口7輸出。

如圖4至圖6所示，實驗條件為：水流量為80L/h，PID控制電加熱器(移相觸發，設定水溫為39攝氏度)，對8攝氏度的自來水進行加熱，圖4是不使用任何裝置時水溫的變化曲線，可見水溫在39攝氏度附近上下波動的最大波幅達到了2℃甚至更高；而圖5和圖6中，當安裝混合室1的容積為0.25L或0.5L的本裝置后，水溫在39攝氏度的附近上下波動范圍大幅降低并且趨于平穩，可見采用本實用新型裝置后，溫度波動幅度會大大減小，效果顯著。