CN101284250A

CN101284250A - 可兼做热源的液体恒温槽

Info

Publication number: CN101284250A
Application number: CNA2008101127979A
Authority: CN
Inventors: 孟晓风; 张卫军; 杨明
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2028-05-26
Also published as: CN101284250B

Abstract

一种可兼做热源的液体恒温槽，其特征在于：该恒温槽体分为工作区和调温区，中间以带孔的金属隔板隔开；调温区内部设有辅助加热器和主加热器；工作区内设有导流桶，导流桶可焊接一支架固定于带孔的金属隔板上；搅拌器在调温区和工作区均安装有搅拌桨，在调温区执行水平方向搅动，在工作区执行竖直方向搅动，其液体在带孔金属隔板与恒温槽顶部之间形成竖直方向大环流；工作区侧壁开孔，焊接有液体循环管道及恒温液体输出管道，所述的液体循环管道串联一管道泵后，再与液体注入管道相连，液体注入管道则伸入调温区；所述的恒温液体输出管道还与一抽液泵相连，抽液泵经由恒温液体输出管道抽取恒温液体供外部使用，用完后再回流至液体注入管道。

Description

可兼做热源的液体恒温槽

(一)技术领域：

本发明涉及一种可兼做热源的液体恒温槽，尤其指其既可以进行传感器温度标定，又可以作为热源对外界物体精密控温的恒温槽。属于液体恒温槽。

(二)背景技术：

在流体热物性分析中有时需要持续供应大流量的恒温液体，液体使用后可以回流，这就需要一种大功率、高精度、抗干扰能力强的恒温槽。多级精密控温恒温槽的前级恒温槽也需要供应大流量恒温液体的恒温槽。

目前，国外及我国生产和使用的液体恒温槽如图1、图2所示。

图1所示的恒温槽体2’包括调温区4’和工作区3’两个腔体，在工作区的上下端设有循环通道21’，调温区设有搅拌器1’，还设有冷凝器18’、加热器19’用来调节温度。

采用这种结构的液体恒温槽存在如下缺陷：

1.工作区底端进液体，上端出液体，在原理上存在竖直方向的温度差；

2.无水平方向的搅拌，故水平方向的温度场均匀性有待提高；

3.工作区的速度分布不均匀，对形成均匀的温度场不利；

4.恒温槽的一半为工作区，去除边界后有效工作区间小；

图2所示的恒温槽为两级精密控温恒温槽，辅助恒温槽17’比主恒温槽16’的设定温度低20度，辅助恒温槽的主加热器9’与冷凝器18’以整流栅22’隔开，搅拌器1’将液体搅拌均匀以获得高性能温度场。主恒温槽16’分为工作区3’和调温区4’，二者以整流栅22’隔开。调温区有大功率的主加热器9’，小功率的辅助加热器10’，前者用来提高升温速度，后者用来提高控温精度，搅拌器将液体搅拌均匀。管道泵13’抽取辅助恒温槽的低温液体经阀门23’送至主恒温槽的换热底板20’，实现主恒温槽的制冷调节，自身的主加热器和辅助加热器实现升温调节。

采用这种结构的液体恒温槽存在如下缺陷：

1.冷热源与工作区都在一个槽体内，源影响严重，造成温度不均匀；

2.工作区的搅拌较弱，且无竖直搅拌与水平搅拌的划分；

3.加热的液体与工作区液体直接混合，造成温度场不均匀；

4.冷源进入主恒温槽后虽经换热底板换热，但缺乏进一步的混合搅拌措施。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种可兼做热源的液体恒温槽，以解决现有技术中的缺陷，使液体恒温槽能够对外持续供应大流量恒温液体且具有高精度、高抗干扰能力。

本发明一种可兼做热源的液体恒温槽，恒温槽体采用热导率大的金属材料，具有一定厚度；其特征在于：该恒温槽体可分为两个区域，分别为工作区和调温区，中间以带孔的金属隔板隔开；调温区内部设有辅助加热器和主加热器；工作区内设有导流桶，导流桶可焊接一支架固定于带孔的金属隔板上；搅拌器在调温区和工作区均安装有搅拌桨，在调温区执行水平方向搅动，在工作区执行竖直方向搅动，其液体在带孔金属隔板与恒温槽顶部之间形成竖直方向大环流；工作区侧壁开孔，焊接有液体循环管道及恒温液体输出管道，所述的液体循环管道串联一管道泵后，再与液体注入管道相连，液体注入管道则伸入调温区；所述的恒温液体输出管道还与一抽液泵相连，抽液泵经由恒温液体输出管道抽取恒温液体供外部使用，用完后再回流至液体注入管道。

其中，工作区的导流桶于适当的高度围住搅拌桨，以获得较稳定的流场。

其中，液体循环管道是逆着期望的液体水平流动方向伸入工作区，与工作区内部某一圆周相切，在切点处沿圆周继续伸展出一段圆弧。

其中，恒温液体输出管道安置方法同液体循环管道，也是逆着期望的液体水平流动方向伸入工作区。

其中，液体注入管道是顺着期望的液体水平流动方向伸入调温区，与调温区内部某一圆周相切，在切点处沿圆周继续伸出一段圆弧。

其中，调温区内部的辅助加热器和主加热器可替换为辅助冷凝器和主冷凝器。

本发明为一种可兼做热源的液体恒温槽，其优点及功效在于：

1、工作区内液体由中心到四周扩散的竖直方向大环流，将调温区注入的带温度差异的液体与工作区边缘的液体充分混合，再进入工作区温度场，减小了对温度场的影响。

2、回流液体与循环液体在管道内混合，然后注入调温区与调温区内的液体混合，淡化了各处液体的温度差异，减小了对恒温槽温度场的温度冲击。

3、恒温槽体采用热导率大并有一定厚度的金属材料，整体起到均衡液体温度的作用。尤其在工作区的竖直方向环流过程中，对从调温区注入工作区的液体有很好的温度滤波作用。

4、温度执行器放在调温区，与工作区分离，可减小源影响；且调温区与工作区上下相对，可利用自然对流混合。

5、液体循环管道、液体注入管道、恒温液体输出管道根据调温区水平搅拌方向确定管道朝向，与恒温槽内部的某一圆相切，在切点处沿圆周继续伸展出一段圆弧，对液体实施旋转抽流搅拌或旋转射流搅拌，可加大恒温槽的水平搅拌力度，促进温度场的均匀性。

6、带孔金属隔板隔离调温区与工作区，可避免调温区对工作区直接的温度冲击，利用带孔金属隔板的孔眼将调温区的液体以多股细流的方式注入工作区，可使金属隔板接近的液体整体变温，有利于工作区温度场的控温。

(四)附图说明：

图1所示为是现有技术中单桶分区恒温槽的结构示意

图2是现有技术中两级恒温槽的结构示意

图3所示为本发明实施例一结构示意

图4所示为本发明实施例二结构示意

图5所示为本发明的管道方向示意

图中具体标号如下：

1、1’-搅拌器 2、2’-恒温槽体 3、3’-工作区

4、4’-调温区 5-恒温液体输出管道 6-抽液泵

7-导流桶 8-带孔金属隔板 9、9’-主加热器

10、10’-辅助加热器 11-主冷凝器 12-辅助冷凝器

13、13’-管道泵 14-液体循环管道 15-液体注入管道

16’-主恒温槽 17’-辅助恒温槽 18’-冷凝器

19’-加热器 20’-换热底板 21’-循环通道

22’-整流栅 23’-阀门

(五)具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。

请参阅图3所示，为本发明第一实施例，是可兼做热源的液体恒温热槽，该恒温槽的主体，即恒温槽体2采用热导率大的金属材料，并具有一定厚度，起到均衡液体温度的作用；该恒温槽体可分为上、下两个区域，分别为工作区3和调温区4，中间以带孔的金属隔板8隔开。调温区4的作用是调节温度，内部设有辅助加热器10和主加热器9，需要提高升温速度时用主加热器，需要保证温度调节的稳定性及精度时用辅助加热器。工作区4的作用是将调温区的液体与恒温槽温度场内的液体均匀混合，工作区内有导流桶7，导流桶可焊接一支架(图中未示)固定于带孔的金属隔板8上，可保证液体流场的性能。搅拌器1在调温区3和工作区4均安装有搅拌桨，在调温区3执行水平方向搅动，在工作区4执行竖直方向搅动，其液体在带孔金属隔板8与恒温槽顶部之间形成竖直方向大环流。其中，工作区4的导流桶7于适当的高度围住搅拌桨，以获得较稳定的流场。

工作区侧壁开孔，焊接有液体循环管道14及恒温液体输出管道5。其中，液体循环管道14串联一管道泵13后，再与液体注入管道15相连，液体注入管道15则伸入调温区3。其中，恒温液体输出管道5还与一抽液泵6相连，抽液泵6经由恒温液体输出管道抽取恒温液体供外部使用，用完后再回流至液体注入管道。

请参阅图5所示，液体循环管道14是逆着期望的液体水平流动方向伸入工作区4。与工作区内部某一圆周相切，在切点处沿圆周继续伸展出一段圆弧，如

形状，其中，外圆为恒温槽体2，假定希望液体做顺时针转动，液体循环管道14逆着水流方向伸入恒温槽的，与虚线所示的圆相切，并且管道在切点处沿着圆周继续伸展出一段圆弧。管道泵13通过液体循环管道抽取工作区的恒温液体，可促进恒温槽内液体的水平旋转，对液体实施旋转抽流搅拌。

请继续参阅图5所示，恒温液体输出管道5安置方法同液体循环管道14，也是逆着期望的液体水平流动方向伸入工作区4，对液体实施旋转抽流搅拌。

请继续参阅图5所示，液体注入管道15是顺着期望的液体水平流动方向伸入调温区3，与调温区内部某一圆周相切，在切点处沿圆周继续伸出一段圆弧，如

形状，假定希望液体做顺时针转动，从管道注入液体可促进恒温槽内液体的水平旋转，对液体实施旋转射流搅拌。

上述液体循环管道14、恒温液体输出管道5及液体注入管道15的抽流、射流都有加剧恒温槽水平方向搅拌的作用，它们与位于调温区的搅拌浆一起促成恒温槽内液体的水平方向大环流。

恒温槽体2与带孔金属隔板8采用铜材制作，能起到均衡温度的作用。

请参阅图4所示，为本发明的又一实施例，其可作为可兼做热源的液体恒温冷槽，其结构与第一实施例类似，区别在于，其调温区在上、工作区在下，以利用自然对流换热；相应的，调温区内设有辅助冷凝器12、主冷凝器11。工作区的竖直方向大环流由中心处向上，到顶后向四周扩散。

Claims

1、一种可兼做热源的液体恒温槽，恒温槽体采用热导率大的金属材料，具有一定厚度；其特征在于：该恒温槽体可分为两个区域，分别为工作区和调温区，中间以带孔的金属隔板隔开；调温区内部设有辅助加热器和主加热器；工作区内设有导流桶，导流桶可焊接一支架固定于带孔的金属隔板上；搅拌器在调温区和工作区均安装有搅拌桨，在调温区执行水平方向搅动，在工作区执行竖直方向搅动，其液体在带孔金属隔板与恒温槽顶部之间形成竖直方向大环流；工作区侧壁开孔，焊接有液体循环管道及恒温液体输出管道，所述的液体循环管道串联一管道泵后，再与液体注入管道相连，液体注入管道则伸入调温区；所述的恒温液体输出管道还与一抽液泵相连，抽液泵经由恒温液体输出管道抽取恒温液体供外部使用，用完后再回流至液体注入管道。

2、根据权利要求1所述的可兼做热源的液体恒温槽，其特征在于：所述的工作区的导流桶围住搅拌桨。

3、根据权利要求1所述的可兼做热源的液体恒温槽，其特征在于：所述的液体循环管道是逆着期望的液体水平流动方向伸入工作区，与工作区内部一圆周相切，在切点处沿圆周继续伸展出一段圆弧。

4、根据权利要求1所述的可兼做热源的液体恒温槽，其特征在于：所述的恒温液体输出管道安置方法同液体循环管道，也是逆着期望的液体水平流动方向伸入工作区。

5、根据权利要求1所述的可兼做热源的液体恒温槽，其特征在于：所述的液体注入管道是顺着期望的液体水平流动方向伸入调温区，与调温区内部一圆周相切，在切点处沿圆周继续伸出一段圆弧。

6、根据权利要求1所述的可兼做热源的液体恒温槽，其特征在于：所述的调温区内部的辅助加热器和主加热器可替换为辅助冷凝器和主冷凝器。