CN113819677A - 一种适用于在线流体监测的控温系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于在线流体监测的控温系统，包括控温主体以及液体流通管路；控温主体呈正六棱柱状，内部设置有圆柱形空腔，底端开设有液体进口，顶端开设有液体出口，控温主体侧壁上设置有流体特性传感器采集孔，控温结构的外侧上安装有若干半导体制冷片；液体流通管路包括流体进口管路、流体出口管路、往复式泵以及回流管，流体进口管路与液体进口相连，流体出口管路一端与液体出口相连，另一端经往复式泵与回流管相连。本发明的控温主体表面与环境的接触面减小，与环境的热量交换减少，减小了环境温度变化的影响，可以使流体内部的温度更加均衡，从而实现在线流体特性监测过程中液体温度控制与流速控制，能够满足现场的控温需求。

Description

一种适用于在线流体监测的控温系统
技术领域
本发明涉及流体在线监测流通池领域，具体涉及一种适用于在线流体监测的控温系统。
背景技术
随着流体特性监测技术的发展，无损在线监测的应用更加广泛，相应的配套需求更加突出，液体监测所需要的流通采样装置条件相对具有单一适用性，需要满足控温、液体流量控制、液体均匀性和过滤等其他要求。
目前，部分仪器需要对流动液体进行控温监测的情况下传统采用长方体结构单面控温结构，如图7所示，底面开设有液体出口8，顶面开设有液体进口1，一侧壁上设置有开设有流体特性传感器采集孔5，当半导体制冷片3位于侧面A时，温度探头4位置如图7所示，能量的传递如中箭头所示。这样的结构在实际应用中会存在一定的缺陷，例如整体结构在垂直于A面沿箭头所示方向会由于热/冷传导存在不同程度的温度梯度；除A外其余表面与环境的接触，与环境温度存在大量的热交换，在温度变化较大的环境下会加剧上述的温度梯度；单一热源的加热效率有限，在流体流量较大时需要更长的时间达到温度预设温度；流体在内腔中直接冲击传感器探头，且流体存在大颗粒杂质时造成传感器探头损坏和测量误差。
发明内容
为了克服现有结构的上述不足，本发明的目的是提供一种适用于在线流体监测的控温系统，该系统能够更好的应用于流体监测时所需要的温度控制和流速控制的场景，减小环境温度变化的影响，使流体内部的温度更加均衡，加速和冷却速度更快，能够满足现场的测量需求。
为实现上述目的，本发明采用的其技术方案是：
一种适用于在线流体监测的控温系统，包括控温主体以及液体流通管路；
控温主体呈正六棱柱状，内部设置有圆柱形空腔，底端开设有液体进口，顶端开设有液体出口，控温主体侧壁上设置有流体特性传感器采集孔，控温结构的外侧上安装有若干半导体制冷片；控温主体的顶端开设有用于插入温度探头的固定孔；
液体流通管路包括流体进口管路、流体出口管路、往复式泵以及回流管，其中，流体进口管路与液体进口相连，流体出口管路一端与液体出口相连，另一端经往复式泵与回流管相连。
进一步的，控温主体连接有温控板。
进一步的，半导体制冷片材质为氧化铝陶瓷。
进一步的，若干半导体制冷片串联或并联。
进一步的，每个半导体制冷片外侧加装有散热结构；半导体制冷片为三个，并且间隔均匀设置在正六棱柱状外表面上。
进一步的，温度探头插入的深度与流体特性传感器所在位置与控温主体上表面的垂直距离相等。
进一步的，流体特性传感器所在位置与控温主体上表面的垂直距离a与圆柱形空腔外径c满足a≥c，流体特性传感器所在位置与控温主体下表面的垂直距离b与圆柱形空腔外径c满足b≥2c，圆柱形空腔外径c满足40mm≤c≤80mm。
进一步的，圆柱形空腔内设置有将空腔分为上腔和下腔的过滤孔板。
进一步的，上腔内径m与下腔内径n的关系是n＝m+2，15≤m≤60。
进一步的，过滤孔板上均匀开设有若干直径d满足1um≤d≤1000um的孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的控温主体表面与环境的接触面减小，与环境的热量交换减少，减小了环境温度变化的影响，可以使流体内部的温度更加均衡，本发明的控温系统可实现在线流体特性监测过程中液体温度控制与流速控制，能够满足现场的控温需求。
进一步的，本发明中三面同时加热或降温，使温度三面向流体传导，明显减小整个结构体横向的温度差；三面补充热量使得升温和冷却速度提高，更快达到温度平衡。
进一步的，控温主体内置网孔板，一方面减小液体对流体特性传感器探头的冲击，另一方面起到过滤作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是流体监测控温系统构成图。
图2是本发明的控温主体图。
图3是内腔剖面图。
图4是液体缓冲过滤孔板结构横截面图。
图5是传感器所在位置参数a和b示意图。
图6是传感器所在位置参数c示意图。
图7是常规的控温采样主体结构。
图中所示，1为液体进口，2控温主体，3为半导体制冷片，4为温度探头，5为流体特性传感器采集孔，6为散热结构，7为过滤孔板，8为液体出口，9为固定孔，10为流体进口管路，11为流体出口管路，12为往复式泵，13为回流，14为温控板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种适用于在线流体监测的控温系统，包括控温主体以及液体流通管路。
参见图2，控温主体呈正六棱柱状，内部设置有圆柱形空腔，底端开设有液体进口1，顶端开设有液体出口8，液体进口1和液体出口8均与空腔相连通，液体进口1和液体出口8直径根据进出液管路外径进行调整，液体进口1和液体出口8处设置有螺纹，液体下进上出。控温主体侧壁上设置有流体特性传感器采集孔5，控温结构的外侧六个表面间隔安装有三个半导体制冷片3，半导体制冷片3材质为氧化铝陶瓷。半导体制冷片3的连接方式可以是串联也可以是并联，控温精度在±0.2℃，温控范围10～80℃，根据半导体制冷片3的功率和型号确定；控温结构的顶端开设有固定孔9，用于插入温度探头，温度探头插入的深度与a相等，a为流体特性传感器所在位置与上表面的垂直距离；必要时每个半导体制冷片3外侧加装有散热结构6。
液体流通管路包括流体进口管路10、流体出口管路11、往复式泵12以及回流管13，其中，流体进口管路10与液体进口1相连，流体出口管路11一端与液体出口8相连，另一端经往复式泵12与回流管13相连。控温主体连接有温控板14。
如图5和图6所示，流体特性传感器采集孔5所在位置，流体特性传感器采集孔5与结构主体的关系是b≥2c，a≥c，40≤c≤80mm；其中，a为流体特性传感器所在位置与上表面的垂直距离，b为传感器所在位置与下表面的垂直距离，c为圆柱形空腔外径，使流体在空腔内充分混合、恒温的同时减小测试过程中的边界效应。
如图3所示，空腔内设置有过滤孔板7，过滤孔板7将空腔分为上腔和下腔，上腔内径m与下腔内径n的关系是n＝m+2，单位为mm，15≤m≤60，单位为mm；便于在液体达到一定流速时，液体缓冲过滤孔板7固定在3图中所在位置。
如图4所示，过滤孔板7上均匀开设有若干空，过滤孔板7的孔直径d满足1um≤d≤1000um，当液体存在杂质堵塞过滤孔板7时便于取出清理或更换，过滤孔板7的材质根据所监测液体的性质来选取。
泵输送流体由液体进口1进入控温主体，经过过滤孔板7后上升直至充满控温主体，杂质被过滤孔板7挡在下方，油液中的气泡将聚集在控温主体上方，通过设定温度进行控温，满足液体在线监测的使用需求。
本发明适用于流动液体，适用于传感器监测采样，并且控温均匀。

Claims (10)

1.一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，包括控温主体以及液体流通管路；
控温主体呈正六棱柱状，内部设置有圆柱形空腔，底端开设有液体进口(1)，顶端开设有液体出口(8)，控温主体侧壁上设置有流体特性传感器采集孔(5)，控温结构的外侧上安装有若干半导体制冷片(3)；控温主体的顶端开设有用于插入温度探头的固定孔(9)；
液体流通管路包括流体进口管路(10)、流体出口管路(11)、往复式泵(12)以及回流管(13)，其中，流体进口管路(10)与液体进口(1)相连，流体出口管路(11)一端与液体出口(8)相连，另一端经往复式泵(12)与回流管(13)相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，控温主体连接有温控板(14)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，半导体制冷片(3)材质为氧化铝陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，若干半导体制冷片(3)串联或并联。
5.根据权利要求1所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，每个半导体制冷片(3)外侧加装有散热结构(6)；半导体制冷片(3)为三个，并且间隔均匀设置在正六棱柱状外表面上。
6.根据权利要求1所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，温度探头插入的深度与流体特性传感器所在位置与控温主体上表面的垂直距离相等。
7.根据权利要求1所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，流体特性传感器所在位置与控温主体上表面的垂直距离a与圆柱形空腔外径c满足a≥c，流体特性传感器所在位置与控温主体下表面的垂直距离b与圆柱形空腔外径c满足b≥2c，圆柱形空腔外径c满足40mm≤c≤80mm。
8.根据权利要求1所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，圆柱形空腔内设置有将空腔分为上腔和下腔的过滤孔板(7)。
9.根据权利要求8所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，上腔内径m与下腔内径n的关系是n＝m+2，15≤m≤60。
10.根据权利要求8所述的一种适用于在线流体监测的控温系统，其特征在于，过滤孔板(7)上均匀开设有若干直径d满足1um≤d≤1000um的孔。
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