一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，包括盛冷卻水的箱體，箱體內(nèi)設(shè)有隔板將箱體分隔成第一箱體和第二箱體，第一箱體中安裝有第一加熱裝置，底部安裝有泄流管，頂部安裝有回水管和補(bǔ)水管，回水管上設(shè)有附加排水管和第四調(diào)節(jié)閥，第二箱體中安裝有第二加熱裝置，第二箱體側(cè)壁的上部安裝有溢流管，下部安裝有供水管道，泄流管和溢流管均與排水管連接。本發(fā)明針對(duì)實(shí)驗(yàn)所需冷卻水箱的控溫范圍，充分利用電廠工業(yè)水源豐富的特點(diǎn)，直接使用注入常溫水的方法對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻，相比傳統(tǒng)的冷卻水箱減少了壓縮機(jī)，節(jié)省了空間。而且可以調(diào)小第四調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度以控制通過(guò)回水管返回箱體的溫度較高的換熱后冷卻水的流量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制領(lǐng)域，尤其涉及一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]冷卻水箱屬于工業(yè)領(lǐng)域和科研領(lǐng)域常用的儀器設(shè)備，在一些需要精確控制冷卻過(guò)程參數(shù)的場(chǎng)合，如激光器的腔體冷卻或者某些科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常常需要向冷卻管中通入溫度范圍特定的冷卻水。
[0003]常用的冷卻水箱一般具有兩個(gè)特點(diǎn):一、如果冷卻水循環(huán)利用，一般需要對(duì)冷卻水進(jìn)行降溫，降溫的方法往往是使用冷卻裝置，然而，壓縮機(jī)一般體積比較大，使用額外的冷卻裝置使得本來(lái)就需要占用很大空間的水箱更加笨重，非常不適合于在空間狹小的場(chǎng)所使用；二、如果需要精確進(jìn)行控溫，通常采用的是自動(dòng)控制中的閉環(huán)控制方法，這一方面需要增加電路設(shè)計(jì)和控制操作的復(fù)雜度，另一方面由于環(huán)境變化，需要實(shí)時(shí)地調(diào)整的各種設(shè)定參數(shù)以保證控溫的精確性。
[0004]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻水箱，該冷卻水箱使用鼓風(fēng)機(jī)和抽氣機(jī)配合對(duì)冷卻水進(jìn)行冷卻，該冷卻水箱需要額外的鼓風(fēng)裝置和抽氣裝置，增大了冷卻水箱的體積，同時(shí)不具備精確控制冷卻水溫度的功能。
[0005]目前，在研究鍋爐尾部煙氣的換熱特性和腐蝕特性的實(shí)驗(yàn)中，為了研究換熱器壁溫對(duì)換熱器換熱性能的影響，需要通過(guò)精確控制冷卻水的溫度來(lái)控制換熱器壁溫。在該實(shí)驗(yàn)中，由于鍋爐尾部煙氣成分復(fù)雜、溫度高，實(shí)驗(yàn)室搭建模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)困難，所以實(shí)驗(yàn)主要在電廠的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中完成，實(shí)驗(yàn)條件受到很多限制。比如電廠的布局一般非常緊湊，操作空間狹小，常規(guī)的帶有壓縮機(jī)的冷卻水箱不適用于這種工作場(chǎng)合；另一方面電廠實(shí)驗(yàn)條件簡(jiǎn)陋，環(huán)境嘈雜，實(shí)驗(yàn)人員希望能夠使用盡量簡(jiǎn)單的控制方法完成實(shí)驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，針對(duì)電廠的特殊環(huán)境，適用于在電廠冷卻使用。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0008]一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，包括盛冷卻水的箱體，箱體內(nèi)設(shè)有隔板將箱體分隔成第一箱體和第二箱體，第一箱體中安裝有第一加熱裝置，底部安裝有泄流管，頂部安裝有回水管和補(bǔ)水管，回水管上設(shè)有附加排水管和第四調(diào)節(jié)閥，第二箱體中安裝有第二加熱裝置，第二箱體側(cè)壁的上部安裝有溢流管，下部安裝有供水管道，泄流管和溢流管均與排水管連接。
[0009]所述的第一箱體的體積大于所述第二箱體的體積，具體地，第一箱體的體積是所述第二箱體的體積的兩倍。所述第一加熱裝置的功率大于所述第二加熱裝置的功率，具體地，所述第一加熱裝置的功率為4KW，所述第二加熱裝置的功率為1KW。
[0010]所述第一箱體與第二箱體在隔板的上方相通，所述溢流管位于第二箱體的側(cè)壁上方位置并且其高度低于所述隔板的高度，從而使得第一箱體中的水單向地流入第二箱體中。
[0011]所述的隔板上安裝有測(cè)第二水箱內(nèi)水溫的溫度傳感器，所述供水管道內(nèi)部安裝有測(cè)供水水溫的溫度傳感器。
[0012]所述的供水管道上安裝有第一調(diào)節(jié)閥和水泵，所述補(bǔ)水管上安裝有第二調(diào)節(jié)閥，所述泄流管上安裝有第三調(diào)節(jié)閥。各溫度傳感器及加熱裝置與控制器連接，受控制器控制?？刂破靼娫础⑴c第一溫度傳感器相連的第一溫控儀，與第二溫度傳感器相連的第二溫控儀，第一溫控儀通過(guò)第一繼電器控制第一加熱裝置，第二溫控儀通過(guò)第二繼電器控制第二加熱裝置。供水管道通過(guò)水泵向外供水。
[0013]本發(fā)明解決了水箱應(yīng)用在夏季高溫環(huán)境中時(shí)(如環(huán)境溫度達(dá)到35°C以上，此時(shí)作為補(bǔ)給水的電廠常溫工業(yè)用水的水溫一般在將近30°C)，要想將冷卻水的溫度控制在35°C以下，需要將第二調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度開(kāi)的非常大，以增大常溫水的補(bǔ)給量，而同時(shí)，由于電廠布置需要，排水管往往非常長(zhǎng)，阻力很大，可能會(huì)因?yàn)榕潘患皶r(shí)造成水箱溢水，使得水箱無(wú)法正常工作的問(wèn)題。在回水管上增加了第四調(diào)節(jié)閥，并在第四調(diào)節(jié)閥之前的管道上引出附加排水管，當(dāng)需要將冷卻水的溫度控制在較低溫度時(shí)，可以調(diào)小第四調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度以控制通過(guò)回水管返回箱體的溫度較高的換熱后冷卻水的流量。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
[0015]I)本發(fā)明涉及的電廠換熱實(shí)驗(yàn)中，所需冷卻水的溫度范圍為35V -80°C，針對(duì)這一控溫范圍，本發(fā)明充分利用了電廠工業(yè)水源豐富的特點(diǎn)，直接使用注入常溫水的方法對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻，相比傳統(tǒng)的冷卻水箱減少了壓縮機(jī)，節(jié)省了空間，適合于在電廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)使用。
[0016]2)本發(fā)明將水箱設(shè)計(jì)為雙箱體結(jié)構(gòu)，采用兩級(jí)控溫設(shè)計(jì)，使用大功率加熱裝置在大箱體中粗調(diào)溫度，使用小功率加熱裝置在小箱體中對(duì)溫度進(jìn)行微調(diào)，同時(shí)保證了控溫效率和控溫精度，無(wú)需復(fù)雜的控制方法即可以實(shí)現(xiàn)精確控溫，誤差達(dá)到1°C以?xún)?nèi)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是現(xiàn)有的冷卻水箱示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中兩級(jí)冷卻水箱的示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中控制器的示意圖；
[0020]1.箱體，2.控制器，3.隔板，41.供水管道，42.回水管，43.補(bǔ)水管，44.排水管，45.附加排水管,441.泄流管,442.溢流管,51.第一加熱裝置,52.第二加熱裝置,61.第一調(diào)節(jié)閥，62.第二調(diào)節(jié)閥，63.第三調(diào)節(jié)閥，64.第四調(diào)節(jié)閥，71.第一溫度傳感器，72.第二溫度傳感器，8.水泵，11.第一箱體，12.第二箱體，21.電源，221.第一溫控儀，222.第二溫控儀,231.第一繼電器,232.第二繼電器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]如圖2所示，一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，包括盛冷卻水的箱體1，箱體I內(nèi)設(shè)有隔板3將箱體分隔成第一箱體11和第二箱體12,并且第一箱體11和第二箱體22在隔板3上方相通，第一箱體11中安裝有第一加熱裝置51，底部安裝有泄流管441，頂部安裝有回水管42和補(bǔ)水管43，回水管42上設(shè)有附加排水管45和第四調(diào)節(jié)閥64，第二箱體12中安裝有第二加熱裝置52，第二箱體12側(cè)壁的上部安裝有溢流管442，下部安裝于有供水管道41，泄流管441和溢流管442均與排水管44連接。
[0024]第一箱體11的體積大于所述第二箱體12的體積，具體地，第一箱體11的體積是所述第二箱體12的體積的兩倍。第一加熱裝置的功率大于所述第二加熱裝置的功率，具體地，所述第一加熱裝置的功率為4KW，所述第二加熱裝置的功率為1KW。
[0025]泄流管441位于所述第二箱體的側(cè)壁上方位置并且其高度低于所述隔板3的高度，從而使得第一箱體中的水單向地流入第二箱體中。。
[0026]供水管道41位于所述第二箱體側(cè)壁下方接近底部的位置，通過(guò)水泵8向外部供水。
[0027]隔板3靠近第一箱體一側(cè)的上部安裝有第一溫度傳感器71，用于測(cè)量第一箱體11內(nèi)的水溫，所述供水管道41內(nèi)部安裝有第二溫度傳感器72。供水管道41上安裝有第一調(diào)節(jié)閥61和水泵8，所述補(bǔ)水管43上安裝有第二調(diào)節(jié)閥62，所述泄流管441上安裝有第三調(diào)節(jié)閥63。各溫度傳感器及加熱裝置與控制器2連接，受控制器控制。
[0028]本實(shí)施例提供的兩級(jí)冷卻水箱所使用的控制器包括電源21、與所述第一溫度傳感器71相連的第一溫控儀221，與所述第二溫度傳感器72相連的第二溫控儀222，所述第一溫控儀221通過(guò)第一繼電器231控制所述第一加熱裝置51的工作，所述第二溫控儀通過(guò)第二繼電器232控制所述第二加熱裝置52工作。
[0029]本實(shí)施例中冷卻水箱用于鍋爐尾氣換熱實(shí)驗(yàn)，向換熱管提供55°C的冷卻水。換熱管位于鍋爐空氣預(yù)熱器后的煙道中，此段煙道中煙氣溫度在110-140°C之間，通過(guò)測(cè)量例如進(jìn)水溫度、出水溫度、冷卻水流量、觀察換熱管溫度等參數(shù)，探尋位于鍋爐尾氣中的換熱管的管壁溫度對(duì)換熱管換熱性能的影響。
[0030]水箱的工作過(guò)程如下:
[0031]加熱階段，關(guān)閉第三調(diào)節(jié)閥63、第一調(diào)節(jié)閥61和水泵8，通過(guò)補(bǔ)水管道向水箱中注滿(mǎn)水，將第一溫控儀221和第二溫控儀的控制溫度設(shè)定為52°C，加熱第一箱體11和第二箱體12中的冷卻水至52°C。
[0032]工作階段，將第一溫控儀221的控制溫度設(shè)定為53°C，第二溫控儀222的控制溫度設(shè)定為55°C，打開(kāi)第一調(diào)節(jié)閥61和水泵8。通過(guò)調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)閥61的開(kāi)度控制冷卻水的進(jìn)水流量，可以觀察不同換熱量下管壁的傳熱特性。通過(guò)改變第一溫控儀221、第二溫控儀222的設(shè)定溫度以及補(bǔ)水管43的流量，可以控制恒溫水箱的水溫在40-80°C之間工作。
[0033]結(jié)束階段，首先關(guān)閉第二調(diào)節(jié)閥62，打開(kāi)第三調(diào)節(jié)閥63排空第一箱體11中的水，待第二箱體12中的水被水泵8抽干后，關(guān)閉水泵8和第一調(diào)節(jié)閥61。
[0034]當(dāng)需要將冷卻水的溫度控制在較低溫度，如35°C時(shí)，可以調(diào)小第四調(diào)節(jié)閥64的開(kāi)度以控制通過(guò)回水管42返回箱體的溫度較高的換熱后冷卻水的流量。
[0035]通過(guò)增加第四調(diào)節(jié)閥64和附加排水管45，本實(shí)施例所述的冷卻水箱能夠在夏季高溫環(huán)境中提供30°C -90°C的冷卻水。因?yàn)殄仩t尾氣酸露點(diǎn)的溫度一般在70°C以上，水露點(diǎn)的溫度一般在30-40°C之間，因此，該水箱提供的冷卻水的溫度范圍使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)Q熱管壁溫進(jìn)行控制，觀察換熱管壁溫在這兩個(gè)露點(diǎn)溫度附近時(shí)換熱管的換熱特性。
【權(quán)利要求】
1.一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，包括盛冷卻水的箱體和控制器，其特征是，箱體內(nèi)設(shè)有隔板將箱體分隔成第一箱體和第二箱體，第一箱體中安裝有第一加熱裝置，底部安裝有泄流管，頂部安裝有回水管和補(bǔ)水管，回水管上設(shè)有附加排水管和第四調(diào)節(jié)閥，第二箱體中安裝有第二加熱裝置，第二箱體側(cè)壁的上部安裝有溢流管，下部安裝有供水管道，泄流管和溢流管均與排水管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，其特征是，所述的隔板上安裝有測(cè)第一箱體內(nèi)水溫的第一溫度傳感器，所述供水管道內(nèi)部安裝有測(cè)供水水溫的第二溫度傳感器，所述的供水管道上安裝有第一調(diào)節(jié)閥和水泵，所述補(bǔ)水管上安裝有第二調(diào)節(jié)閥，所述泄流管上安裝有第三調(diào)節(jié)閥，各溫度傳感器及加熱裝置與控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，其特征是，所述控制器包括電源、與第一溫度傳感器相連的第一溫控儀、與第二溫度傳感器相連的第二溫控儀，第一溫控儀通過(guò)第一繼電器控制第一加熱裝置，第二溫控儀通過(guò)第二繼電器控制第二加熱裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，其特征是，所述的第一箱體的體積大于所述第二箱體的體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱實(shí)驗(yàn)用調(diào)溫裝置，其特征是，所述第一加熱裝置的功率大于所述第二加熱裝置的功率。
【文檔編號(hào)】G05D23/30GK103616907SQ201310704409
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】李飛, 孫奉仲, 高明 申請(qǐng)人:山東大學(xué)