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Abstract

一种局部降温的油浴加热装置，包括供油系统、加热系统、冷却系统、数据采集与控制系统；其中供油系统的常温储油罐通过加热系统的密闭油浴或冷却系统的水冷箱由数据采集与控制系统，通过重复“加热‑中腔排热油‑中腔注冷油‑热油冷却回流”的步骤，实现油浴在局部的快速冷却与整体的快速加热。

Description

一种局部降温的油浴加热装置
技术领域
本发明涉及一种局部冷却的油浴加热装置，具体是一种在油浴局部区域通过冷、热油不断循环、加热，实现局部降温而其他区域保持高温的加热装置，属于加热设备领域。
背景技术
油浴加热是使用油作为热浴物质的热浴方法，主要在实验室中用于蒸馏、干燥、浓缩及温渍化学药品或生物制品，也用于恒温加热和其它温度试验，以及生物、医药、卫生、环保、水产、石油、冶金和化工等领域。
公开号为CN 106948816 A及CN 106978996 A的发明专利，公开了一种“自动储能高压注液CO2相变脉冲煤岩体致裂装置”，通过高温油浴快速均匀的加热使相变室内的液态CO2受热相变气化膨胀，压力升高到200MPa左右时，通过高压管路将相变室内的CO2气体瞬间释放，致裂煤岩体。该装置在相变阶段为了快速完成相变过程需要油浴能够快速加热，温度越高越好；而注液阶段为防止注入液体气化影响注液量需要油浴降温冷却，温度越低越好，这就要求油浴既能快速加热升温，又必须能够快速冷却降温。
现有的加热装置大多难以满足上述快速升温或降温的要求，如授权公告号为CN203425838U公开了 “一种用于水浴或油浴设备的加热装置”，只能实现快速加热与升温的要求，未设计有降温冷却的功能；再如授权公告号为CN203090909U公开了一种“油浴加热及降温系统”，该系统能够满足加热与冷却的要求，但该系统通过冷热交换的方式难以快速完成升温或降温过程，温度的升降幅度难以精准控制。
发明内容
本发明的目的是为申请号为201710167989.9，发明名称为“自动储能高压注液CO2相变脉冲煤岩体致裂装置”，提供一种局部冷却的油浴加热装置，该装置既能满足快速加热升温的要求，又能满足快速冷却降温的要求。
实现本发明上述目的是通过以下技术方案实现的。
一种局部降温的油浴加热装置，包括供油系统、加热系统、冷却系统、数据采集与控制系统；其特征在于：所述供油系统的常温储油罐通过加热系统的密闭油浴或冷却系统的水冷箱由数据采集与控制系统，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热；
所述供油系统设置有一常温储油罐，一端设置有过滤器并连通有油泵及密闭油浴；另一端连通水冷箱；
所述加热系统设置有一密闭油浴，所述密闭油浴分为上腔室、中腔室和下腔室，各腔室的内壁面设置有温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和温度传感器Ⅲ，上腔室和下腔室底部设置有U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ，各腔室进油端通过电磁截止阀Ⅱ、电磁截止阀Ⅲ、电磁截止阀Ⅳ连通有真空泵；各腔室出油端通过电磁截止阀Ⅴ、电磁截止阀Ⅵ和电磁截止阀Ⅶ连通有高温储油罐；
所述冷却系统设置有一水冷箱，箱体内设置有S型冷却盘管，箱体左侧顶端设置有循环水进水口，箱体右侧底端设置有循环水出水口，水冷箱一端通过电磁截止阀Ⅷ连通有高温储油罐；另一端连通有常温储油罐；
所述数据采集与控制系统设置有一控制电脑，并连通有温度传感器、电磁截止阀、U型电热管及油泵，实现数据采集与电脑控制。
进一步的技术特征方案如下。
所述密闭油浴的上腔室、中腔室和下腔室的容积相同，最高温度为200℃。
所述高温储油罐的容积为密闭油浴的容积的2倍；所述常温储油罐的容积为密闭油浴的容积的3倍。
所述真空泵是X型单级旋片真空泵，抽气速率20L/s，极限压力10Pa，功率3kw。
所述油泵是齿轮油泵，输出流量为960 L/min，转速为1450r/min，功率为20kw。
所述电磁截止阀Ⅰ、电磁截止阀Ⅱ、电磁截止阀Ⅲ、电磁截止阀Ⅳ、电磁截止阀Ⅴ、电磁截止阀Ⅵ、电磁截止阀Ⅶ和电磁截止阀Ⅷ是常闭式耐高温截止阀，最大耐温300℃。
所述U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ的加热长度为1m，功率为10kw。
所述温度传感器Ⅰ、所述温度传感器Ⅱ和所述温度传感器Ⅲ的测温范围为-40℃-350℃，测量精度为0.5℃。
所述局部降温的油浴加热装置的加热方法如下：
首先通过真空泵将密闭油浴抽真空，后由大排量油泵将常温储油罐中的油经过过滤器过滤后通过管路注入密闭油浴的上腔室、中腔室和下腔室三个腔室内，U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ启动加热，当三个腔室中的温度高达200℃后，U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ停止加热；当油浴需要冷却时，中腔室出油端的电磁截止阀Ⅴ打开，中腔室内的高温油在重力作用经由管路快速流入高温储油罐中，完成后电磁截止阀Ⅴ关闭，后中腔室进油端的电磁截止阀Ⅱ打开，油泵再次启动并将常温储油罐中的油快速注入油浴的中腔室，U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ再次启动加热，同时高温储油罐中的热油经由水冷箱中的S型冷却盘管冷却后进入常温储油罐内；重复“加热-中腔排热油-中腔注冷油-热油冷却回流”的步骤，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
本发明上述所提供的一种局部降温的油浴加热装置，与现有技术相比，其优点与积极效果在于本装置通过油浴中腔室内冷油注入、加热-热油排出、冷却的不断循环，实现了油浴局部的快速冷却，同时油浴中只有一小部分热油排出、冷油注入，使油浴能够在短时间内快速恢复到原来的温度，保证了油浴的加热效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中：1：常温储油罐；2：过滤器；3：油泵；4：真空泵；5：密闭油浴；6：高温储油罐；7：水冷箱；8：控制电脑；9：电磁截止阀Ⅰ；10：电磁截止阀Ⅱ；11：电磁截止阀Ⅲ；12：电磁截止阀Ⅳ；13：电磁截止阀Ⅴ；14：电磁截止阀Ⅵ；15：电磁截止阀Ⅶ；16：电磁截止阀Ⅷ；17：温度传感器Ⅰ；18：温度传感器Ⅱ；19：温度传感器Ⅲ；20：U型电热管Ⅰ；21：U型电热管Ⅱ；22：S型冷却盘管；23：循环水进水口；24：循环水出水口。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如附图1所述，实施本发明上述所提供的一种局部降温的油浴加热装置，该装置由供油系统、加热系统、冷却系统及数据采集与控制系统四部分构成。
其中供油系统包括常温储油罐1、过滤器2和油泵3；加热系统包括真空泵4、密闭油浴5及U型电热管17、18；冷却系统包括高温储油罐6、水冷箱7及S型冷却盘管；数据采集与控制系统包括控制电脑8、电磁截止阀Ⅰ9、电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11、电磁截止阀Ⅳ12、电磁截止阀Ⅴ13、电磁截止阀Ⅵ14、电磁截止阀Ⅶ15和电磁截止阀Ⅷ16，以及温度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ18和温度传感器Ⅲ19。其中：常温储油罐1的出油口通过管路与油泵3的进油口连通，连通管路中设有过滤器2，油泵3的出油口通过管路与真空泵4及密闭油浴5中三个腔室的进油口连通，连通管路中分别设有电磁截止阀Ⅰ9、电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11和电磁截止阀Ⅳ12，密闭油浴5中三个腔室的出油口通过管路分别与高温储油罐6的进油口连通，连通管路中设有电磁截止阀Ⅴ13、电磁截止阀Ⅵ14和电磁截止阀Ⅶ15，高温储油罐6的出油口通过管路与水冷箱7中S型冷却盘管22的一端连通，连通管路中设有电磁截止阀Ⅶ16，S型冷却盘管22的另一端连通常温储油罐1的进油口。
密闭油浴5分为上腔室、中腔室和下腔室三个腔室，上腔室、中腔室、下腔室三个腔室的内壁面上设有温度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ18和温度传感器Ⅲ19，用于实时监测其内部温度的变化；上腔室和下腔室底部设有U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21，各个腔室的出油口设在各自右侧的最底部，方便热油流出，密闭油浴外围包裹一层隔热材料，防止油浴内部热量散失。
水冷箱7箱体内部设置有S型冷却盘管22，箱体左侧顶端设置有循环水进水口23，箱体右侧底端设置有循环水出水口24，循环水从进水口流入出水口流出的过程中可将S型冷却盘管中的热油冷却到常温。
温度传感器、电磁截止阀、U型电热管及油泵分别通过数据传输线与控制电脑8连接，控制电脑可以远程控制电磁截止阀的开闭及油泵、U型电热管的开启。
封闭油浴5中温度最高设计为200℃，超过后U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21停止加热，密闭油浴5的三个腔室的容积都相等，高温储油罐6的容积为密闭油浴5中腔室容积的2倍，常温储油罐1的容积为密闭油浴5容积的3倍，油浴中的油为豆油或棉籽油，S型冷却盘管的制作材料为铜，高温储油罐6及密闭油浴5的制作材料为310s钢，常温储液罐1的制作材料为304不锈钢。
在上述具体实施方案的基础上，进一步地实施方案如下。
一种局部降温的油浴加热装置，采用密闭油浴5的上腔室、中腔室和下腔室的容积相同，最高温度设置为200℃，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
一种局部降温的油浴加热装置，采用高温储油罐6的容积为密闭油浴5的容积的2倍；采用常温储油罐1的容积为密闭油浴5的容积的3倍，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
一种局部降温的油浴加热装置，采用真空泵4为X型单级旋片真空泵，抽气速率为20L/s，极限压力为10Pa，功率为3kw，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
一种局部降温的油浴加热装置，采用油泵3是齿轮油泵，输出流量为960 L/min，转速为1450r/min，功率为20kw，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
一种局部降温的油浴加热装置，采用电磁截止阀Ⅰ9、电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11、电磁截止阀Ⅳ12、电磁截止阀Ⅴ13、电磁截止阀Ⅵ14、电磁截止阀Ⅶ15和电磁截止阀Ⅷ16是常闭式耐高温截止阀，最大耐温为300℃，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
一种局部降温的油浴加热装置，采用U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21的加热长度为1m，功率为10kw，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
一种局部降温的油浴加热装置，采用8温度传感器Ⅰ17、所述温度传感器Ⅱ18和所述温度传感器Ⅲ19的测温范围为-40℃-350℃，测量精度为0.5℃，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
上述具体实施方式的油浴在局部快速冷却与整体快速加热的方法如下。
首先通过真空泵4将密闭油浴5抽真空，后由大排量油泵3将常温储油罐1中的油经过过滤器2过滤后通过管路注入密闭油浴5的上腔室、中腔室和下腔室三个腔室内，U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21启动加热，当三个腔室中的温度高达200℃后，U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21停止加热；当油浴需要冷却时，中腔室出油端的电磁截止阀Ⅴ13打开，中腔室内的高温油在重力作用经由管路快速流入高温储油罐6中，完成后电磁截止阀Ⅴ13关闭，后中腔室进油端的电磁截止阀Ⅱ10打开，油泵3再次启动并将常温储油罐1中的油快速注入油浴的中腔室，U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21再次启动加热，同时高温储油罐6中的热油经由水冷箱7中的S型冷却盘管22冷却后进入常温储油罐1内；重复“加热-中腔排热油-中腔注冷油-热油冷却回流”的步骤，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。

Claims (9)

1.一种局部降温的油浴加热装置，包括供油系统、加热系统、冷却系统、数据采集与控制系统；其特征在于：所述供油系统的常温储油罐（1）通过加热系统的密闭油浴（5）或冷却系统的水冷箱（7）由数据采集与控制系统，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热；
所述供油系统设置有一常温储油罐（1），一端设置有过滤器（2）并连通有油泵（3）及密闭油浴（5）；另一端连通水冷箱（7）；
所述加热系统设置有一密闭油浴（5），所述密闭油浴（5）分为上腔室、中腔室和下腔室，各腔室的内壁面设置有温度传感器Ⅰ（17）、温度传感器Ⅱ（18）和温度传感器Ⅲ（19），上腔室和下腔室底部设置有U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21），各腔室进油端通过电磁截止阀Ⅱ（10）、电磁截止阀Ⅲ（11）、电磁截止阀Ⅳ（12）连通有真空泵（4）；各腔室出油端通过电磁截止阀Ⅴ（13）、电磁截止阀Ⅵ（14）和电磁截止阀Ⅶ（15）连通有高温储油罐（6）；
所述冷却系统设置有一水冷箱（7），箱体内设置有S型冷却盘管（22），箱体左侧顶端设置有循环水进水口（23），箱体右侧底端设置有循环水出水口（24），水冷箱（7）一端通过电磁截止阀Ⅷ（16）连通有高温储油罐（6）；另一端连通有常温储油罐（1）；
所述数据采集与控制系统设置有一控制电脑（8），并连通有温度传感器、电磁截止阀、U型电热管及油泵，实现数据采集与电脑控制。
2.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述密闭油浴（5）的上腔室、中腔室和下腔室的容积相同，最高温度为200℃。
3.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述高温储油罐（6）的容积为密闭油浴（5）的容积的2倍；所述常温储油罐（1）的容积为密闭油浴（5）的容积的3倍。
4.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述真空泵（4）是X型单级旋片真空泵，抽气速率20L/s，极限压力10Pa，功率3kw。
5.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述油泵（3）是齿轮油泵，输出流量为960 L/min，转速为1450r/min，功率为20kw。
6.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述电磁截止阀Ⅰ（9）、电磁截止阀Ⅱ（10）、电磁截止阀Ⅲ（11）、电磁截止阀Ⅳ（12）、电磁截止阀Ⅴ（13）、电磁截止阀Ⅵ（14）、电磁截止阀Ⅶ（15）和电磁截止阀Ⅷ（16）是常闭式耐高温截止阀，最大耐温300℃。
7.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）的加热长度为1m，功率为10kw。
8.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述温度传感器Ⅰ（17）、所述温度传感器Ⅱ（18）和所述温度传感器Ⅲ（19）的测温范围为-40℃-350℃，测量精度为0.5℃。
9.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热装置，其特征在于：所述局部降温的油浴加热装置的加热方法如下：
首先通过真空泵（4）将密闭油浴（5）抽真空，后由大排量油泵（3）将常温储油罐（1）中的油经过过滤器（2）过滤后通过管路注入密闭油浴（5）的上腔室、中腔室和下腔室三个腔室内，U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）启动加热，当三个腔室中的温度高达200℃后，U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）停止加热；当油浴需要冷却时，中腔室出油端的电磁截止阀Ⅴ（13）打开，中腔室内的高温油在重力作用经由管路快速流入高温储油罐（6）中，完成后电磁截止阀Ⅴ（13）关闭，后中腔室进油端的电磁截止阀Ⅱ（10）打开，油泵（3）再次启动并将常温储油罐（1）中的油快速注入油浴的中腔室，U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）再次启动加热，同时高温储油罐（6）中的热油经由水冷箱（7）中的S型冷却盘管（22）冷却后进入常温储油罐（1）内；重复“加热-中腔排热油-中腔注冷油-热油冷却回流”的步骤，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
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