CN114719431A - 一种匀速升温加热装置及加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种匀速升温加热装置及加热方法，本装置通过辅助保温水箱按设定速度升温，再通过热交换器给主热水箱需要加热的水源间接加热来实现主热水箱水温按设定的速度进行升温，从而达到主热水箱水温变化符合标准测试要求。本发明将控制系统、执行系统以及主体结构合理有效的联接起来，实现了升温加热装置的系统化和自动化控制，操作方便安全，适用范围广。

Description

一种匀速升温加热装置及加热方法
技术领域
本发明属于加热装置，具体涉及一种匀速升温加热装置及加热方法。
背景技术
本发明一种匀速升温加热装置根据QBT 2806-2017《温控水嘴》8.7.4出水温度稳定性检测要求，当供水压力不变，热水进水温度以(3.0±0.6)K/min的升温速率由60℃升至73℃，出水温度与设定温度偏差不应超过±2℃。
目前实验室对于此升温过程主要是直接给水箱加热和通过管道加热来实现，但均不能达到以(3.0±0.6)K/min的升温速率由60℃升至73℃的水温变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种匀速升温加热装置及加热方法，本试验装置可实现自动化操作，电脑控制，测试具有一致性和可重复性。由于测试是自动控制的，每次测试的结果和执行的内容的一致性是可以得到保障的，测试是通过PLC控制和传感器信号反馈，从而达到升温的可靠性，简单安全，可避免现场操作失误影响检测结果。
本发明的技术方案是：一种匀速升温加热装置，包括控制系统、辅助保温水箱、主保温热水箱，其特征是控制系统采用上位机和下位机组合控制方式，上位机在电脑上操作，实时显示各控制元件的状态、传感器数据及试验曲线；下位机通过在PLC内的程序驱动各控制元件、对传感器进行数据采集，并将数据上传至上位机；
在辅助保温水箱上面设有第一进水电磁阀和第一排水电动阀，在辅助保温水箱底部设有第一温度传感器和第一液位传感器，在辅助保温水箱内设有第一加热棒；
在主热水箱上面设有第二进水电磁阀和第二排水电动阀，在主热水箱底部设有第二温度传感器和第二液位传感器，在主热水箱内设有第二加热棒；在主热水箱侧面设有第二循环泵通过通过循环泵实现热水自循环；
辅助保温水箱顶部通过第一循环泵与板式热交换器连接后与主保温热水箱底部通过第一供水泵连接，实现辅助保温水箱和主保温热水箱内的热水循环；辅助保温水箱底部通过管道与板式热交换器连接后通过球阀将辅助保温水箱内多余热水排出；
在板式热交换器与球阀的连接管路上设有第三温度传感器和压力传感器。
一种匀速升温加热方法，其特征是打开辅助保温水箱上的第一进水电磁阀，进水到第一液位传感器控制的所需水量，第一进水电磁阀停止进水，第一加热棒开始加热，第一温度传感器控制水温升到辅助保温水箱要升温的下限值；在升温过程中第一循环泵要打开，使辅助保温水箱里的水温一边加热一边循环，整个辅助保温水箱里的水均匀升温；
打开主热水箱上的第二进水电磁阀，进水到第二液位传感器控制所需水量，第二进水电磁阀停止进水，第二加热棒开始加热，同时第二循环泵启动，使主热水箱里的水一边加热一边循环，使主热水箱里的水均匀升温，再由第二温度传感器控制水温到需要均匀升温的下限值；
其中板式热交换器一边连接第一循环泵，使辅助保温水箱的热水在板式热交换器一边循环，另一边连接主加热水箱，由供水泵供水，前端水压由第一压力传感器来控制，出水水温由第三温度传感器来监控，当需要出水温度按一定速度均匀升温时，打开供水泵使达到下限值的主热水箱内的热水通过板式热交换器，这时辅助保温水箱的第一加热棒继续加热，辅助保温水箱的水会按要求的升温速度升高，于是通过板式热交换器将主热水箱通过来的热水一并加热，使需要的主热水箱的水温按要求的升温速率开始升温，当出口水温达到要求的上限值时，供水泵停止供水，就完成了一次水温匀速升温的过程。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过辅助保温水箱按设定速度升温，再通过热交换器给主热水箱需要加热的水源间接加热来实现主热水箱水温按设定的速度进行升温，从而达到主热水箱水温变化符合标准测试要求。
2、本发明将控制系统、辅助加热以及主体加热合理有效的联接起来，实现了试验装置的系统化和自动化控制，操作方便安全，可实现标准要求的水温稳定性测试，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明加热装置结构示意图。
附图标号说明：第一进水电磁阀1、第一温度传感器2、第一液位传感器3、第一排水电动阀4，第一加热棒5、第一循环泵6；第二进水电磁阀7、第二温度传感器8、第二液位传感器9、第二排水电动阀10、第二加热棒11、第二循环泵12；第三温度传感器13、压力传感器14、球阀15、供水泵16。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明。
本发明控制系统采用上位机和下位机组合控制方式，上位机用于在电脑上操作，实时显示各控制元件的状态、传感器数据及试验曲线，便于操作和观察；下位机通过在PLC内的程序来实现驱动各控制元件、对传感器进行数据采集，并将数据上传至上位机。PLC+加热棒+温度传感器组成的闭环系统，通过一键启动，可使温度保持在设定温度范围内；PLC和进水电磁阀以及液位传感器组成的闭环系统，通过一键启动，可使液位自动控制在试验要求的液位。由于整个试验过程是在电脑上操作控制，控制是由PLC内部程序驱动，提高了测试安全性、准确性，决定了测试的一致性和可重复性。
如图1所示，打开辅助保温水箱上的第一进水电磁阀1，进水到第一液位传感器3控制的所需水量，第一进水电磁阀1停止进水，第一加热棒5开始加热，第一温度传感器2控制水温升到辅助保温水箱要升温的下限值，到达下限值后，由于是保温水箱，停止加热后水温会基本维持在下限值。在升温过程中板式热交换器的第一循环泵6要打开，使辅助保温水箱里的水温一边加热一边循环，整个辅助保温水箱里的水均匀升温。由于水箱里的水量一定，第一加热棒5加热功率一定，所以升温速率也是按一定线性进行升高。
打开主热水箱上的第二进水电磁阀7，进水到第二液位传感器9控制所需水量，第二进水电磁阀7停止进水，第二加热棒11开始加热，同时第二循环泵12启动，使主热水箱里的水一边加热一边循环，使主热水箱里的水均匀升温，再由第二温度传感器8控制水温到需要均匀升温的下限值，第二排水电动阀10和第二进水电磁阀7配合调节主热水箱水位高低和水温控制。
其中板式热交换器一边连接第一循环泵6，使辅助保温水箱的热水在板式热交换器一边循环，另一边连接主加热水箱，由供水泵16供水，前端水压由压力传感器14来控制，出水水温由第三温度传感器13来监控，当需要出水温度按一定速度均匀升温时，打开供水泵16使达到下限值的主热水箱内的热水通过板式热交换器，这时辅助保温水箱的第一加热棒5继续加热，辅助保温水箱的水会按要求的升温速度升高，于是通过板式热交换器将主热水箱通过来的热水一并加热，使需要的主热水箱的水温按要求的升温速率开始升温，当出口水温达到要求的上限值时，供水泵16停止供水，就完成了一次水温匀速升温的过程。
工作过程
1、开机前检查：检查各水箱进水阀是否打开，检查设备电缆接头是否插入，供电电源是否正常，然后启动电源；
2、电源启动，在控制面板上点击进入系统，设置所需实验参数；
3、出水温度稳定性测试过程：
a)主热水箱水量进满水箱；
b)主热水箱水温升到60℃；
c)辅助保温水箱水量进到50L；
d)辅助保温水箱水温升到61℃；
e)开启供水泵16和第一循环泵使出水口先出水2秒；
f)然后出水温度会按(3.0±0.6)K/min的升温速率由60℃
升至73℃，在此的水温变化条件下进行样品试验。
4、完成一次实验后，关闭供水泵16，打开辅助保温水箱第一排水电动阀4，排掉一部分水，再由第一进水电磁阀1进一部分水，使辅助保温水箱的水温低于60℃，等待下一次实验重复上述过程；
5、实验完成后排空水箱内存水，关掉电源。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种匀速升温加热装置，包括控制系统、辅助保温水箱、主保温热水箱，其特征是控制系统采用上位机和下位机组合控制方式，上位机在电脑上操作，实时显示各控制元件的状态、传感器数据及试验曲线，下位机驱动各控制元件、对传感器进行数据采集，并将数据上传至上位机；
在辅助保温水箱上面设有第一进水电磁阀(1)和第一排水电动阀(4)，在辅助保温水箱底部设有第一温度传感器(2)和第一液位传感器(3)，在辅助保温水箱内设有第一加热棒(5)；
在主热水箱上面设有第二进水电磁阀(7)和第二排水电动阀(10)，在主热水箱底部设有第二温度传感器(8)和第二液位传感器(9)，在主热水箱内设有第二加热棒(11)；在主热水箱侧面设有第二循环泵(12)通过通过循环泵实现热水自循环；
辅助保温水箱顶部通过第一循环泵(6)与板式热交换器连接后与主保温热水箱底部通过第一供水泵(16)连接，实现辅助保温水箱和主保温热水箱内的热水循环；辅助保温水箱底部通过管道与板式热交换器连接后通过球阀(15)将辅助保温水箱内多余热水排出；
在板式热交换器与球阀(15)的连接管路上设有第三温度传感器(13)和压力传感器(14)。
2.一种匀速升温加热方法，其特征是打开辅助保温水箱上的第一进水电磁阀，进水到第一液位传感器控制的所需水量，第一进水电磁阀停止进水，第一加热棒开始加热，第一温度传感器控制水温升到辅助保温水箱要升温的下限值；在升温过程中第一循环泵要打开，使辅助保温水箱里的水温一边加热一边循环，整个辅助保温水箱里的水均匀升温；
打开主热水箱上的第二进水电磁阀，进水到第二液位传感器控制所需水量，第二进水电磁阀停止进水，第二加热棒开始加热，同时第二循环泵启动，使主热水箱里的水一边加热一边循环，使主热水箱里的水均匀升温，再由第二温度传感器控制水温到需要均匀升温的下限值；
其中板式热交换器一边连接第一循环泵，使辅助保温水箱的热水在板式热交换器一边循环，另一边连接主加热水箱，由供水泵供水，前端水压由第一压力传感器来控制，出水水温由第三温度传感器来监控，当需要出水温度按一定速度均匀升温时，打开供水泵使达到下限值的主热水箱内的热水通过板式热交换器，这时辅助保温水箱的第一加热棒继续加热，辅助保温水箱的水会按要求的升温速度升高，于是通过板式热交换器将主热水箱通过来的热水一并加热，使需要的主热水箱的水温按要求的升温速率开始升温，当出口水温达到要求的上限值时，供水泵停止供水，就完成了一次水温匀速升温的过程。
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