[實(shí)用新型]一種高精度自適應(yīng)溫度控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720434378.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206696726U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董明;張建明;劉琦;陸藺輝;謝德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G05D23/20
• 分類(lèi)號(hào): G05D23/20
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專(zhuān)利事務(wù)所51213
• 代理人: 劉興亮,李潔

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種溫度控制裝置，具體涉及一種具有自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整功能的高精度自適應(yīng)溫度控制裝置，屬于自動(dòng)控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在某些熱量測(cè)試系統(tǒng)中，熱量測(cè)試反應(yīng)裝置通常為一個(gè)密閉容器1，化學(xué)物質(zhì)3與介質(zhì)2裝在密閉容器1中進(jìn)行反應(yīng)(如附圖1所示)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行釋放出熱量，反應(yīng)體系的溫度升高，用于監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系的溫度計(jì)的讀數(shù)也會(huì)升高。當(dāng)溫度升高至一定程度以至溫度計(jì)在連續(xù)15分鐘內(nèi)溫升低于0.003℃時(shí)，可以認(rèn)為反應(yīng)完全完成，此時(shí)記下最終溫度。通過(guò)初始溫度和最終溫度及介質(zhì)B的比熱等參數(shù)計(jì)算，可以獲得該反應(yīng)所釋放的熱量。

在這種反應(yīng)體系中，整個(gè)反應(yīng)作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，為了減少反應(yīng)過(guò)程中介質(zhì)2與周邊環(huán)境及物體發(fā)生熱傳遞以提高測(cè)試準(zhǔn)確性，需給介質(zhì)提供一個(gè)與之“完全一致”的環(huán)境溫度，盡可能減少熱傳遞。

介質(zhì)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律上升，溫度變化情況未知，這就要求溫控裝置具備自適應(yīng)功能，能實(shí)時(shí)跟隨介質(zhì)的溫度變化而且要求控溫精度高。

而目前來(lái)看，還沒(méi)有一套溫度控制裝置能夠滿(mǎn)足要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種高精度自適應(yīng)溫度控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和控制，使環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度實(shí)時(shí)保持一致性。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種高精度自適應(yīng)溫度控制裝置，包括一個(gè)裝有環(huán)境水的密封筒體，在密封筒體內(nèi)部有被環(huán)境水包圍的熱量測(cè)試反應(yīng)裝置，在密封筒體內(nèi)還設(shè)置有循環(huán)泵，在筒體外周纏繞有電加熱帶和冷凝管，電加熱帶和冷凝管依次間隔。

在冷凝管上接有冷水機(jī)，冷水機(jī)上設(shè)置有可以控制冷水機(jī)開(kāi)啟度的電磁閥。

在電加熱帶上設(shè)置有可調(diào)節(jié)電加熱溫度的可控硅。

在密封筒體的環(huán)境水中設(shè)置有環(huán)境水溫度傳感器，熱量測(cè)試反應(yīng)裝置的介質(zhì)中設(shè)置有介質(zhì)溫度傳感器，兩個(gè)溫度傳感器均與計(jì)算機(jī)通信，計(jì)算機(jī)與電磁閥通訊相連，計(jì)算機(jī)還通過(guò)可控硅與電加熱帶相連。

本實(shí)用新型從兩方面進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)和控制。從硬件上來(lái)看，首先將環(huán)境水裝在一個(gè)可以循環(huán)的密封筒體內(nèi)，借助循環(huán)泵使得筒體內(nèi)的水不間斷循環(huán)，確保水溫測(cè)試準(zhǔn)確性和水溫一致性。其次在密封筒體外周均勻纏繞電加熱帶和冷凝管，其中電加熱管和冷凝管依次間隔，冷凝管接冷水機(jī)通過(guò)比例電磁閥控制開(kāi)啟度從而控制冷凝水流大小。通過(guò)兩只高精度溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)2和環(huán)境水溫的測(cè)量，通過(guò)可控硅實(shí)現(xiàn)對(duì)電加熱帶無(wú)極調(diào)溫控制。

本實(shí)用新型在實(shí)際工作時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)將介質(zhì)的溫度和環(huán)境水的溫度讀入，同時(shí)通過(guò)485通訊將冷卻水機(jī)冷卻水的溫度讀入并直接控制電磁閥的開(kāi)啟比例。通過(guò)控溫算法輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)可控硅的控制。當(dāng)反應(yīng)劇烈時(shí)釋放熱量速度加大介質(zhì)升溫迅速，此時(shí)計(jì)算機(jī)通過(guò)485通訊關(guān)閉冷卻水比例電磁閥，同時(shí)按照算法加大控制輸出加熱功率增大，使環(huán)境水溫快速上升，跟隨上介質(zhì)的溫度。相反，當(dāng)反應(yīng)趨于平穩(wěn)或結(jié)束時(shí)介質(zhì)的溫度可能低于環(huán)境水溫度，這就需要通過(guò)計(jì)算機(jī)按照控制算法一邊減少加熱控制輸出，一邊通過(guò)485通訊加大比例閥輸出，加大冷凝效果。

本實(shí)用新型從硬件和控制軟件兩方面共同作用保證了溫度控制的精密性，實(shí)現(xiàn)了熱量測(cè)量的準(zhǔn)確性和可信性。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，環(huán)境水的溫度實(shí)時(shí)跟隨介質(zhì)的溫度，動(dòng)態(tài)跟隨誤差最大能夠控制在在0.005℃內(nèi)，動(dòng)態(tài)控溫精度非常高，盡可能減少了介質(zhì)與外界的熱量傳遞。另外，本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高，全程自動(dòng)化控溫，無(wú)需人員參與。

附圖說(shuō)明

圖1為熱量測(cè)試反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型密封筒體示意圖；

圖4為本實(shí)用新型工作原理示意框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如附圖2、3所示，一種高精度自適應(yīng)溫度控制裝置，包括一個(gè)裝有環(huán)境水5的密封筒體4，在密封筒體4內(nèi)部有被環(huán)境水包圍的熱量測(cè)試反應(yīng)裝置，在密封筒體內(nèi)還設(shè)置有循環(huán)泵6，在筒體外周纏繞有電加熱帶9和冷凝管10，電加熱帶9和冷凝管10依次間隔。

在冷凝管10上接有冷水機(jī)，冷水機(jī)上設(shè)置有可以控制冷水機(jī)開(kāi)啟度的電磁閥。

在電加熱帶9上設(shè)置有可調(diào)節(jié)電加熱溫度的可控硅。

在密封筒體的環(huán)境水中設(shè)置有環(huán)境水溫度傳感器8，熱量測(cè)試反應(yīng)裝置的介質(zhì)2中設(shè)置有介質(zhì)溫度傳感器7，兩個(gè)溫度傳感器均與計(jì)算機(jī)通信，計(jì)算機(jī)與電磁閥通訊相連，計(jì)算機(jī)還通過(guò)可控硅與電加熱帶相連。