À l'heure actuelle, le dispositif de circulation à température constante utilisé dans le laboratoire est principalement utilisé pour fournir une source de chaleur liquide à haute ou basse température à l'extérieur de l'équipement. Les principales structures de ces dispositifs comprennent le chauffage (et/ou le refroidisseur), la pompe de circulation, le récipient d'échange thermique et le dispositif de contrôle de la température. La plage de température de la source de chaleur fournie par le dispositif de circulation à température constante existant est petite et la plage d'application est en conséquence petite. Sa structure varie également en fonction de la plage de température.
Pour la plage de température de - 40 ℃ ~ 200 ℃, trois dispositifs de circulation de température sont nécessaires pour couvrir la plage de température. Si la plage de température va de la température ambiante à plus de 200 ℃, le dispositif de circulation qui doit généralement utiliser de l'huile de transfert de chaleur à point d'éclair élevé comme fluide caloporteur est un dispositif de circulation à température constante à haute température.
En raison de la petite plage de température de ces appareils, si une certaine expérience nécessite un traitement à la fois à basse température et à haute température, lorsque la plage de température dépasse la plage de température que l'équipement existant peut fournir, ou bien que la plage de température réponde aux exigences, mais le fonctionnement Le fluide doit être changé à mi-chemin pour atteindre toute la plage de température, aucun appareil ne peut effectuer le test seul. Par conséquent, il est possible d'augmenter la difficulté du test, d'interrompre le test et même de provoquer un échec du test et de ne pas pouvoir le répéter.
Le système spécial de circulation à température constante dynamique à large plage de température pour les tests peut fournir un dispositif de circulation à température constante pour les sources de chaleur liquide à basse et haute température, et fournir des conditions pour la recherche scientifique, l'analyse et les tests afin d'obtenir un contrôle de température de haute précision ou une simulation environnementale dans une large plage de température. Les produits sont largement utilisés dans les domaines pharmaceutique, chimique, électronique, de la défense nationale et militaire, de l'aérospatiale et dans d'autres domaines. L'innovation du produit réside dans le réglage linéaire et sinusoïdal et l'appel mixte du contrôle variable de la structure de montée et de descente rapide de la température, qui est basé sur un système de circulation dynamique à température constante avec un fluide dans le même appareil dans la plage de - 80 ~ 280 ℃. .
De plus, afin de raccourcir le cycle de test, de nombreuses expériences nécessitent que le test de changement de température simulé soit effectué à un rythme plus rapide que le changement de température normal. Par conséquent, en plus des exigences relativement élevées en matière de fluctuation de température, nous espérons également que le taux de changement de température sera plus rapide et que nous pourrons programmer selon certaines règles. Les dispositifs existants ne peuvent pas prendre en compte en même temps une meilleure fluctuation de température et un taux de changement de température plus rapide.
Le problème technique à résoudre par ce produit est de surmonter les inconvénients de l'art antérieur et de fournir un dispositif de circulation à température constante amélioré. Il a non seulement une très large plage de température et n'a pas besoin de remplacer le fluide caloporteur dans toute la plage de température, mais peut également résoudre la contradiction entre la température constante de haute précision et le taux d'augmentation et de chute de température, permettant de transporter réaliser des tests de simulation de programmation de température de haute précision, continus et rapides, dans une plage de températures extrêmement large.
Caractéristiques structurelles
Un système de circulation dynamique à température constante à large plage de température comprend un échangeur de chaleur, une pompe de circulation, un réservoir de stockage de liquide, un contrôleur et un réchauffeur installés dans l'échangeur de chaleur. La pompe de circulation est installée sur l'échangeur de chaleur, le tuyau de sortie et le tuyau d'entrée sont respectivement connectés au système de l'utilisateur, le tuyau de sortie est équipé d'un capteur de température et l'échangeur de chaleur est entouré de matériaux d'isolation thermique.
Le contrôleur est connecté électriquement à chaque capteur, vanne, pompe de circulation et chauffage via le circuit. Le produit comprend également un système de réfrigération et l'évaporateur du système de réfrigération est installé dans l'échangeur de chaleur. L'échangeur de chaleur est une structure fermée composée d'un réservoir et d'une plaque de recouvrement. L'échangeur de chaleur, la pompe de circulation, le tuyau de sortie et le tuyau d'entrée forment un système de circulation de fluide et sont isolés de l'atmosphère. Le réservoir de stockage de liquide et l'échangeur de chaleur sont reliés par un tuyau avec une électrovanne.
Limité par le point d'écoulement, la viscosité cinématique et le point d'éclair du fluide caloporteur, il est difficile de trouver un fluide qui puisse être utilisé à la température la plus basse et à la température la plus élevée en même temps sous pression normale. De plus, à basse température, le fluide caloporteur absorbe facilement l'eau présente dans l'air, ce qui augmentera le point de congélation du fluide ou le rendra trouble. Lorsque la température dépasse 100 ℃, la vapeur d'eau absorbée se volatilise à nouveau. À haute température, la volatilisation, le fumage, l'oxydation et d'autres problèmes du milieu peuvent provoquer un mauvais environnement de test et une détérioration ou une défaillance du fluide caloporteur en peu de temps.
Le problème difficile de la sélection du milieu peut être bien résolu en utilisant un récipient d'échange thermique fermé. Le récipient d'échange thermique adopte une structure complètement scellée pour isoler la connexion entre le fluide de travail et l'environnement externe, de manière à empêcher le fluide de se condenser et d'absorber l'humidité de l'air à basse température, et le fluide de fumer, de s'oxyder et de se détériorer à basse température. haute température. La taille de l'échangeur de chaleur est déterminée selon les principes suivants : le corps de la pompe de circulation, le chauffage électrique et l'évaporateur peuvent être facilement installés pour garantir que le fluide caloporteur atteigne le meilleur effet d'échange thermique et que les taux de chauffage et de refroidissement répondent aux exigences de l'utilisateur. besoins en capacité thermique.
Afin de garantir que l'ensemble du système de circulation est fermé, la structure et le joint de la pompe de circulation sont la clé pour résoudre le problème. Si l'étanchéité du système de circulation vise uniquement à résoudre le problème de l'isolation du fluide de l'air extérieur, la pression à l'intérieur du système de circulation ne dépassera généralement pas 0,1 MPa et la pompe de circulation avec garniture mécanique peut répondre aux exigences, mais elle est il est toujours nécessaire que la garniture mécanique puisse résister à l'impact continu de températures élevées et basses qui répondent aux exigences de la plage de température de l'appareil pendant une longue période.
Si l'étanchéité du système de circulation doit résister à une pression supérieure à 0,1 MPa et à une large plage de températures, ce produit utilise une pompe de circulation à entraînement magnétique à haute efficacité en samarium et cobalt. Ses performances d'étanchéité peuvent résister à une pression de service supérieure à 1MPa. Sa structure de couplage magnétique unique réduit la consommation de capacité de refroidissement pour le fonctionnement du moteur et sa température de fonctionnement maximale peut atteindre plus de 350 ℃. Le débit et la hauteur de la pompe de circulation doivent être sélectionnés pour répondre aux exigences de l'utilisateur, tout en tenant compte de la viscosité cinématique du fluide utilisé et de la nécessité d'échange thermique et d'agitation de l'échangeur thermique lui-même.
Comme le système de circulation est une structure fermée, l'échangeur de chaleur fermé est connecté au réservoir de stockage de liquide connecté à l'atmosphère via l'électrovanne 14. Lorsque le dispositif de circulation est connecté au système utilisateur et commence à fonctionner, le fluide dans la chaleur L'échangeur circule en continu vers le système utilisateur et le niveau de liquide dans l'échangeur de chaleur diminue, ce qui fait chuter rapidement la pression de la pompe de circulation.
Le contrôleur détermine s'il faut ajouter du fluide à l'échangeur de chaleur en fonction du changement de pression, et ouvre ou ferme l'électrovanne d'alimentation en liquide 14 pour garantir que le fluide dans l'échangeur de chaleur répond aux exigences d'un fonctionnement normal. De plus, une section de couche d'air est laissée sur la partie supérieure de l'échangeur de chaleur fermé comme espace d'expansion et de contraction lorsque les températures élevées et basses changent. Si le niveau de liquide dans le réservoir chute ou dépasse une certaine limite, la fonction de détection du niveau de liquide du système de contrôle peut déclencher le signal d'un niveau de liquide anormal.
Le dispositif de circulation et le système utilisateur sont reliés par un soufflet en acier inoxydable pouvant résister à la pression, aux hautes et basses températures. La partie de connexion adopte une interface filetée et l'extérieur du soufflet est isolé par du gel de silice moussant. Le contrôleur 12 comprend principalement l'unité de commande centrale (CPU), le circuit d'alimentation, l'isolation d'entrée/sortie et le circuit de commande, etc. Il est équipé d'un panneau de clavier et d'affichages de température et d'état qui répondent aux exigences du dialogue homme-machine pour régler et afficher la température de contrôle et l'état de fonctionnement de l'appareil.
Le contrôleur peut détecter des signaux tels que la température, le niveau de liquide et la pression, contrôler la puissance du chauffage 16 et l'ouverture du mécanisme d'expansion 13, et contrôler le débit de la pompe de circulation, le volume d'air du ventilateur du condenseur ou la puissance du compresseur si nécessaire. Le dispositif de circulation à température constante utilise un réfrigérateur et un appareil de chauffage contrôlés par un micro-ordinateur pour réaliser une réduction de température, une augmentation de température et une température constante. Le contrôleur régule la vanne de contrôle de la capacité de refroidissement (détendeur électronique) ou la puissance de chauffage du réfrigérateur en fonction de la valeur de température mesurée par le capteur de température et de la température cible définie par l'utilisateur ou des données de température contrôlées par le programme qui change régulièrement.
processus de travail
Le processus de fonctionnement de l'appareil est le suivant : tout d'abord, connectez le tuyau de sortie 10-1 et le tuyau d'entrée 10-2 du dispositif de circulation à l'entrée et à la sortie du système de l'utilisateur selon les besoins, confirmez que les pièces de connexion sont correctement et fermement connecté et effectuer un traitement d'isolation thermique pour chaque pièce en fonction de la plage de température.
Lors du démarrage du dispositif de circulation, le contrôleur détecte d'abord que la pression de la pompe de circulation est insuffisante, c'est-à-dire qu'il est nécessaire d'ajouter du fluide dans le tuyau de circulation. L'électrovanne 14 s'ouvre automatiquement et remplit la canalisation de liquide. A ce moment, veuillez observer le niveau de liquide dans le réservoir indiqué par le contrôleur et le remplir si nécessaire. Une fois que le remplissage du liquide est normal, le contrôleur indique que la pression du pipeline de circulation est normale et l'électrovanne se ferme automatiquement.
À ce moment, le contrôleur contrôlera le fonctionnement du chauffage et du détendeur en fonction de la différence entre la température réglée et la température réelle. Lorsque l'erreur de température est importante, le chauffage ou le détendeur fonctionne à la puissance maximale et chauffe ou refroidit à la vitesse la plus rapide ; Lorsque la température réelle est proche de la température réglée, le contrôleur réduira progressivement la puissance du chauffage ou l'ouverture du détendeur. Enfin, le contrôleur coordonnera le travail du réchauffeur et du détendeur pour maintenir la température stable au point de température réglé.
Si la température réelle et la température réglée sont incohérentes en raison de changements dans la température réglée, de conditions externes ou de la charge thermique du système utilisateur, le système de contrôle répétera le processus ci-dessus pour que la température atteigne un nouvel état stable au taux maximum ou contrôlé par programme. taux.
Fonctionnalités et applications
Il existe des publications documentaires sur divers appareils de circulation thermostatiques à haute température, basse température ou température normale, mais les produits peuvent couvrir une large plage de température sur le même appareil et n'ont pas besoin de remplacer le fluide caloporteur dans toute la plage de température. n'ont pas été signalés en Chine, en particulier la plage de température thermostatique est aussi large que - 80 ~ 250 ℃, avec la fonction d'augmentation et de baisse continue et rapide de la température de la programmation mixte sinusoïdale linéaire, qui est également au niveau international avancé. En particulier, la sélection du fluide caloporteur est relativement facile et le rapport performance/prix est bien meilleur que celui des équipements similaires importés.
L'idée de base de ce schéma de produits est un contrôle dynamique précis de la température constante, c'est-à-dire que tout en atteignant une température constante précise, il possède également la capacité de contrôle dynamique d'une augmentation ou d'une baisse rapide de la température. Grâce à cette fonction de contrôle, il est possible pour les utilisateurs d'effectuer un contrôle de programmation de la température et des tests répétés en continu selon les besoins. Dans les 75 minutes suivant la stabilisation de la température constante, la fluctuation de température ne dépasse pas ± 0,01 ℃.
En cas de perturbations externes telles qu'un changement de tension d'alimentation, un changement de température définie et un changement de charge thermique du système utilisateur, le système de contrôle peut contrôler la température sur la plage de température définie (± 0,05 ℃) dans un délai d'environ 5 à 10 minutes. Si la plage de température du contrôle dynamique est large et la vitesse est rapide, le dépassement de température maximal à l'approche de la température constante ne dépasse pas 0,5 ℃, ce qui peut être ignoré pour certaines applications. Dans ce cas, la stabilité de la température est quasi instantanée.
Les principales applications de la programmation sinusoïdale comprennent la défense nationale et l'industrie militaire, l'aérospatiale, l'ingénierie géotechnique, la médecine, l'agriculture et d'autres domaines liés à la météorologie. Le vaisseau spatial « Shenzhou V » fait le tour de la Terre toutes les 90 minutes dans l'espace, période pendant laquelle il doit résister à l'épreuve d'une différence de température de 180 ℃.
S'il est calculé en fonction du taux moyen, le taux de changement de température supporté par le vaisseau spatial est de 4 ℃/min, mais le changement de température subi par le vaisseau spatial autour de la terre est principalement causé par la lumière du soleil, de sorte que le changement de température supporté par le vaisseau spatial peut également être simulé par le mode de contrôle de température de la programmation sinusoïdale. Le dispositif fourni dans ce projet revêt une grande importance pour la recherche et les tests de matériaux aérospatiaux.
L'essai du cycle de gel-dégel des roches et du sol, qui fournit des données de base pour la construction de routes et de ponts dans les régions de pergélisol, doit simuler en permanence les changements de température des quatre saisons. Afin de raccourcir le cycle de test, il est prévu de simuler les changements de température d'une journée en quelques minutes. Par conséquent, l'équipement de test doit pouvoir monter ou descendre en température à une vitesse très rapide, et il doit tourner en continu, sans interruption dans un cycle de test. De même, le changement de température doit également être simulé selon la loi sinusoïdale.
