CN203990695U - 一种热回收式恒温槽循环设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热回收式恒温槽循环设备，设有输出端与输入端分别与用户端连接，其特征在于，包括：冷溶液箱，设有制冷盘管一和温度传感器一；热溶液箱，设有制热盘管和温度传感器二；恒温溶液箱，设有加热装置和温度传感器三；以及压缩机，压缩机、制热盘管和制冷盘管一依次连通形成制冷剂循环回路一；所述冷溶液箱和热溶液箱分别通过流体调节装置一和流体调节装置二与恒温溶液箱连通。该设备回收制冷过程中产生的冷凝热，并将冷凝热利用到设备工作溶液温度调节中，可有效提高设备的整体效率。

Description

一种热回收式恒温槽循环设备

技术领域

本实用新型涉及恒温槽循环设备技术领域，更具体地说，涉及一种热回收式恒温槽循环设备。

背景技术

随着科技快速发展、生活条件不断改善，制冷空调技术在各个行业、各个部门中得到了广泛的应用。为保证制冷空调产品具有优良的性能，制冷空调产品出厂前必须经过一系列严格检查，对制冷空调产品的各种参数进行检测，试验其是否满足国家标准。目前可采用电器性能实验室(包括空调焓差实验室、冰箱性能实验室、换热器性能实验室)人工模拟制冷空调产品的运行环境和工况，提供一个稳定、精确的模拟环境，从而实现检验制冷空调产品的工作性能，研制开发新产品。这样不仅加快了产品研制和生产的速度，而且还可以节约试验费用。但是建设一个标准的电器性能实验室所需要的场地比较大，投入的设备仪器成本比较高，一般的企业及科研院所都难以承担。鉴于上述情况，开发了一款单工位的小型电器性能实验室，供科研、教学及中小企业做性能实验使用，成为现阶段急需解决的问题。

小型电器性能实验室需要配置恒温源。恒温源可采用恒温槽循环器，现有恒温槽循环器一般包括溶液箱、压缩机制冷装置和电加热器，通过压缩机制冷装置和电加热器直接对溶液箱中溶液进行制冷和加热。实验室中设有风机盘管，恒温槽循环器将溶液箱中溶液输出到风机盘管，与房间内空气进行换热，然后再流回溶液箱中，实现实验室温度调节和恒定。但是，压缩机制冷过程中产生的大量冷凝热通过风冷方式向环境排放，对环境造成热污染。以一个EER为2.0的制冷机为例，提供一份电能制取2份冷量就会向环境排放3份热量，恒温源的整体效率低。

小型电器性能实验室中设有大量的测温装置，例如热电偶、铂电阻等。为了保证检测结果的准确性和维持环境温度的控制精度，测温装置在使用前需要检定，在使用一段时间后需要校核。校核过程中，对校核环境温度的控制精度要求高；因此校核需要使用高造价的专业设备，进一步提高了小型电器性能实验室的使用和维护成本。

现时我国及世界各国生产使用的恒温槽循环器，液体的热交换、搅拌均在一个容器内完成，由于存在高功率密度的加热/冷却元件，使温度场均匀性难以保证。若增加液体容积，虽然可以获得较好的温度场稳定性、均匀性，但能耗加大，升/降温时间长。有厂家采用机械搅拌及电磁搅拌来均匀水温，提高精度，但机械搅拌及电磁搅拌会引入噪声及消耗电能。

实用新型内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本实用新型提供一种高效节能、温度调节精度高的热回收式恒温槽循环设备；该设备回收制冷过程中产生的冷凝热，并将冷凝热利用到设备工作溶液的温度调节中，可有效提高设备的整体效率。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种热回收式恒温槽循环设备，设有输出端与输入端分别与用户端连接，其特征在于，包括：

冷溶液箱，设有制冷盘管一和温度传感器一；

热溶液箱，设有制热盘管和温度传感器二；

恒温溶液箱，设有加热装置和温度传感器三；

以及压缩机，压缩机、制热盘管和制冷盘管一依次连通形成制冷剂循环回路一；

所述冷溶液箱和热溶液箱分别通过流体调节装置一和流体调节装置二与恒温溶液箱连通；

所述恒温溶液箱通过流体调节装置三与输出端连通；输入端分别通过流体调节装置四、流体调节装置五和流体调节装置六与冷溶液箱、热溶液箱和恒温溶液箱连通。

本实用新型设备可用作电器性能实验室的恒温源，为制冷电器、换热器等性能测试提供稳定的温度环境。本实用新型设备的运行原理是：压缩机、制热盘管和制冷盘管一依次连通形成制冷剂循环回路一；制冷盘管一设置在冷溶液箱中，降低冷溶液箱溶液温度；制热盘管设置在热溶液箱中，升高热溶液箱溶液温度；冷溶液箱和热溶液箱分别通过流体调节装置一和流体调节装置二与恒温溶液箱连通；通过冷溶液箱和热溶液箱中不同温度的溶液进行不同比例混合来实现设备工作溶液温度调节。恒温溶液箱溶液温度均匀，温度控制精度高。由于冷溶液箱中存储低温溶液，热溶液箱中存储高温溶液；因此当恒温溶液箱溶液目标温度变化时，可改变冷溶液箱和热溶液箱的溶液混合比例，以实现恒温溶液箱溶液温度的快速变化。与传统循环设备相比，本实用新型设备还实现了冷凝热回收；本实用新型设备采用热溶液箱对制热盘管降温，并将冷凝热利用到设备工作溶液温度调节中，可有效减少设备的耗电量，提高设备的整体利用效率；设备与环境之间没有热交换，避免热污染。

所述的冷溶液箱和热溶液箱分别通过流体调节装置一和流体调节装置二与恒温溶液箱连通是指，恒温溶液箱中设有射流装置，冷溶液箱和热溶液箱分别与流体调节装置一和流体调节装置二连通，流体调节装置一和流体调节装置二分别与射流装置连通。本实用新型设备采用射流装置混合溶液，避免了机械搅拌，节省电能，降低噪声。

优选的方案是：所述射流装置包括分别设置在恒温溶液箱的上部和下部的上环腔和下环腔，以及连通上环腔和下环腔的射流管；所述流体调节装置一和流体调节装置二分别与上环腔连通；所述射流管的数量为三个以上；射流管分别垂直设置在下环腔上；各个射流管的管壁上开设有两排射流孔；各个射流管的底面中心的连线形成圆周；所述射流孔是指水平投影后，开口方向为平行于所述圆周的切线方向的射流孔。射流装置采用上环腔和下环腔，可平衡液压；射流装置采用立体式旋流射流，射流孔位于圆柱面的切线方向，可获得更均匀、更稳定的温度场，温度波动不大于±0.05℃/h。

上下相邻的两个射流孔之间的孔距从上到下逐渐变小。由于射流管内部压力从上到下逐渐加大，因此孔距从上到下逐渐变小有利于射液均匀。

所述热溶液箱的容积为冷溶液箱的容积的两倍以上，可加快设备的响应速度，热溶液箱内储存有足够的溶液进行冷凝热收集。

所述热溶液箱和冷溶液箱之间通过流体调节装置七和流体调节装置八连通，以实现热溶液箱和冷溶液箱之间双向连通；所述冷溶液箱和热溶液箱中分别设有液位传感器一和液位传感器二。溶液可在热溶液箱和冷溶液箱之间双向流动。这样设置的好处是：一、设备运行时，热溶液箱和冷溶液箱输液到恒温溶液箱中，因此热溶液箱和冷溶液箱的液位并不恒定，可能出现液位过低的情况；热溶液箱和冷溶液箱之间连通，可保持两者的液位处于合理范围内，有利于设备正常运行；二、在设备长期运行后，可能出现热溶液箱中溶液的温度过高或冷溶液箱中溶液的温度过低，导致压缩机停止工作的情况；通过在热溶液箱中混合低温溶液降温，或在冷溶液箱中混合高温溶液升温，使压缩机可正常工作。

进一步的方案是：所述恒温溶液箱中还设有制冷盘管二；压缩机、制热盘管和制冷盘管二依次连通形成制冷剂循环回路二；所述输入端还通过流体调节装置六与恒温溶液箱连通；流体调节装置六与控制器信号连接。本实用新型设备还可用作恒温槽，具体方法是：压缩机、制热盘管和制冷盘管二依次连通形成制冷剂循环回路二；通过采用制冷盘管二制冷和采用加热装置加热实现恒温溶液箱溶液温度调节。本实用新型设备作恒温槽使用时，可在恒温溶液箱中放置仪器元件，对仪器元件进行校核。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型设备实现了冷凝热回收，并将冷凝热利用到设备工作溶液温度调节中，可有效减少设备的耗电量，提高设备的整体利用效率，避免向外界环境排放热量，减少热污染；

2、本实用新型设备通过冷溶液箱和热溶液箱中不同温度的溶液进行不同比例混合来实现设备工作溶液温度调节；控制精度高，响应速度快；

3、本实用新型设备采用射流装置混合溶液，避免了机械搅拌，节省电能，降低噪声，可获得更均匀、更稳定的温度场；

4、本实用新型设备既可与外部电器性能实验室连接，作为电器性能实验室的恒温源，为制冷电器、换热器等性能测试提供稳定的温度环境；也可用单独作为恒温槽使用，现场校核仪器元件；实现了一机多用，降低了制冷空调产品的检测成本。

附图说明

图1是本实用新型设备的结构示意图；

图2是本实用新型设备的射流装置的结构示意图；

图3是本实用新型设备的射流装置的水平投影示意图；

图4是本实用新型设备的射流管的水平投影示意图；

图5是图4中A-A的剖面图；

图6是实施例二设备的结构示意图；

其中，10为冷溶液箱、11为制冷盘管一、12为温度传感器一、13为液位传感器一、20为热溶液箱、21为制热盘管、22为温度传感器二、23为液位传感器二、30为恒温溶液箱、31为制冷盘管二、32为温度传感器三、33为液位传感器三、34为加热装置、35为射流装置、351为上环腔、352为下环腔、353为射流管、354为射流孔、41为流体调节装置一、42为流体调节装置二、43为流体调节装置三、44为流体调节装置四、45为流体调节装置五、46为流体调节装置六、47为流体调节装置七、48为流体调节装置八、50为压缩机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一

本实施例热回收式恒温槽循环设备，可用作电器性能实验室的恒温源，为制冷电器、换热器等性能测试提供稳定的温度环境。其结构如图1所示，设备设有输出端与输入端分别与用户端连接，设备包括冷溶液箱10、热溶液箱20、恒温溶液箱30，以及压缩机50。冷溶液箱10内部设有制冷盘管一11、温度传感器一12和液位传感器一13。热溶液箱20内部设有制热盘管21、温度传感器二22和液位传感器二23。恒温溶液箱30内部设有加热装置34和温度传感器三32。

压缩机50、制热盘管21和制冷盘管一11依次连通形成制冷剂循环回路一；冷溶液箱10和热溶液箱20分别通过流体调节装置一41和流体调节装置二42与恒温溶液箱30连通。输出端与恒温溶液箱30通过流体调节装置三43连通；输入端分别通过流体调节装置四44、流体调节装置五45和流体调节装置六46与冷溶液箱10、热溶液箱20和恒温溶液箱30连通。

本实施例设备的运行原理是：压缩机50、制热盘管21和制冷盘管一11依次连通形成制冷剂循环回路一；制冷盘管一11设置在冷溶液箱10中，降低冷溶液箱10中溶液温度；制热盘管21设置在热溶液箱20中，升高热溶液箱20中溶液温度；冷溶液箱10和热溶液箱20分别通过流体调节装置一41和流体调节装置二42与恒温溶液箱30连通；通过冷溶液箱10和热溶液箱20中不同温度的溶液进行不同比例混合来实现设备工作溶液的温度调节。恒温溶液箱30为设备工作溶液的存储箱体，恒温溶液箱30中溶液温度均匀，温度控制精度高。由于冷溶液箱10中存储低温溶液，热溶液箱20中存储高温溶液；因此当恒温溶液箱30溶液目标温度变化时，可改变冷溶液箱10和热溶液箱20的溶液混合比例，以实现恒温溶液箱溶液温度的快速变化。本实用新型设备采用热溶液箱20对制热盘管21降温的同时，实现了冷凝热回收，并将冷凝热利用到设备工作溶液的温度调节中，可有效减少设备的耗电量，提高设备的整体利用效率，与传统循环设备相比，节能率可达20％。设备与环境之间没有热交换，避免热污染。

为实现设备的自动控制，提高温度调节精度，温度传感器一12、温度传感器二22和温度传感器三32分别与控制器信号连接；流体调节装置一41、流体调节装置二42、流体调节装置三43、流体调节装置四44、流体调节装置五45、流体调节装置六46和压缩机50与控制器信号连接。控制器程序可采用简单地进行数据采集、处理和信号输出；为进一步提高温度调节精度，可采用PID控制完成快速降温和精密恒温的功能。

根据冷凝热与制冷量之间的数量关系，结合该类恒温槽循环设备的使用需求，本实施例中，热溶液箱20的容积为冷溶液箱10的容积的两倍以上。冷溶液箱10和热溶液箱20的容积大小设计合理，可加快设备的响应速度，同时热溶液箱20内储存有足够的溶液进行冷凝热收集。

热溶液箱20和冷溶液箱10之间通过流体调节装置七47和流体调节装置八48双向连通，流体调节装置七47和流体调节装置八48分别与控制器信号连接。冷溶液箱10和热溶液箱20中分别设有液位传感器一13和液位传感器二23；液位传感器一13和液位传感器二23分别与控制器信号连接。溶液可在热溶液箱和冷溶液箱之间双向流动。这样设置的好处是：一、设备运行时，热溶液箱20和冷溶液箱10输液到恒温溶液箱30中，因此热溶液箱20和冷溶液箱10的液位并不恒定，可能出现液位过低的情况；热溶液箱20和冷溶液箱10之间连通，可保持两者的液位处于合理范围内，有利于设备正常运行；二、在设备长期运行后，可能出现热溶液箱20中溶液的温度过高或冷溶液箱10中溶液的温度过低，导致压缩机停止工作的情况；通过在热溶液箱20中混合低温溶液降温，或在冷溶液箱10中混合高温溶液升温，使压缩机50可正常工作。

流体调节装置一41、流体调节装置二42、流体调节装置三43、流体调节装置四44、流体调节装置五45、流体调节装置六46、流体调节装置七47和流体调节装置八48均可采用现有技术，例如泵或电磁阀。

为降低噪声，本实施例设备采用射流装置35混合溶液。恒温溶液箱30中设有射流装置35。射流装置35包括分别设置在恒温溶液箱30的上部和下部的上环腔351和下环腔352，以及连通上环腔351和下环腔352的射流管353。流体调节装置一41和流体调节装置二42与上环腔351连通。射流管353的数量为三个以上；射流管353分别垂直设置在下环腔352上；各个射流管353的管壁上开设有两排射流孔354；各个射流管353的底面中心的连线形成圆周；射流孔354是指水平投影后，开口方向为平行于所述圆周的切线方向的射流孔；如图3所示。且射流孔354的开口方向与射流管353轴向方向优选成30°～60°夹角。射流装置35采用上环腔351和下环腔352，可平衡液压；射流装置35形成立体式旋流射流，获得更均匀、更稳定的温度场，温度波动不大于±0.05℃/h。各排射流孔中，射流孔354的数量为三个以上，上下相邻的两个射流孔354之间的孔距从上到下逐渐变小，如图5所示。由于射流管内部压力从上到下逐渐加大，因此孔距从上到下逐渐变小有利于射液均匀。

实施例二

本实施例设备的结构如图6所示，与实施例一的区别之处在于：本实施例设备的恒温溶液箱30中还设有制冷盘管二31；压缩机50、制热盘管21和制冷盘管二31依次连通形成制冷剂循环回路二。

小型电器性能实验室中设有大量的测温装置，例如热电偶、铂电阻等。为了保证检测结果的准确性和维持环境温度的控制精度，测温装置在使用前需要检定，在使用一段时间后需要校核。本实施例设备还可作为恒温槽应用于测温装置的校核。具体方法是：压缩机50、制热盘管21和制冷盘管二31依次连通形成制冷剂循环回路二；通过采用制冷盘管二31降低恒温溶液箱30中溶液温度，或采用加热装置34加热恒温溶液箱30中溶液，实现恒温溶液箱溶液温度调节。测温装置放置于恒温溶液箱中进行校核。

本实施例设备既可与外部电器性能实验室连接，作为电器性能实验室的恒温源，为制冷电器、换热器等性能测试提供稳定的温度环境；也可用单独作为恒温槽使用，现场校核仪器元件；实现了一机多用，降低了制冷空调产品的检测成本。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热回收式恒温槽循环设备，设有输出端与输入端分别与用户端连接，其特征在于，包括：

冷溶液箱，设有制冷盘管一和温度传感器一；

热溶液箱，设有制热盘管和温度传感器二；

恒温溶液箱，设有加热装置和温度传感器三；

以及压缩机，压缩机、制热盘管和制冷盘管一依次连通形成制冷剂循环回路一；

所述冷溶液箱和热溶液箱分别通过流体调节装置一和流体调节装置二与恒温溶液箱连通；

所述恒温溶液箱通过流体调节装置三与输出端连通；输入端分别通过流体调节装置四、流体调节装置五和流体调节装置六与冷溶液箱、热溶液箱和恒温溶液箱连通。

2.根据权利要求1所述的热回收式恒温槽循环设备，其特征在于，所述的冷溶液箱和热溶液箱分别通过流体调节装置一和流体调节装置二与恒温溶液箱连通是指，恒温溶液箱中设有射流装置，冷溶液箱和热溶液箱分别与流体调节装置一和流体调节装置二连通，流体调节装置一和流体调节装置二分别与射流装置连通。

3.根据权利要求2所述的热回收式恒温槽循环设备，其特征在于，所述射流装置包括分别设置在恒温溶液箱的上部和下部的上环腔和下环腔，以及连通上环腔和下环腔的射流管；所述流体调节装置一和流体调节装置二分别与上环腔连通；所述射流管的数量为三个以上；射流管分别垂直设置在下环腔上；各个射流管的管壁上开设有两排射流孔；各个射流管的底面中心的连线形成圆周；所述射流孔是指水平投影后，开口方向为平行于所述圆周的切线方向的射流孔。

4.根据权利要求3所述的热回收式恒温槽循环设备，其特征在于，上下相邻的两个射流孔之间的孔距从上到下逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的热回收式恒温槽循环设备，其特征在于，所述热溶液箱的容积为冷溶液箱的容积的两倍以上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的热回收式恒温槽循环设备，其特征在于，所述热溶液箱和冷溶液箱之间通过流体调节装置七和流体调节装置八双向连通；所述冷溶液箱和热溶液箱中分别设有液位传感器一和液位传感器二。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的热回收式恒温槽循环设备，其特征在于，所述恒温溶液箱中还设有制冷盘管二；压缩机、制热盘管和制冷盘管二依次连通形成制冷剂循环回路二。