CN204479500U - 一种高效换热的热循环实验装置 - Google Patents

Abstract

一种高效换热的热循环实验装置由恒温冷源、恒温热源、圆筒形容器、循环系统、排放系统、循环回流系统和控制系统组成，冷介质和热介质排放由阀门控制，循环系统和排放系统及圆筒形容器组成换热器，换热器是一个外部有绝热层的圆筒形容器，该圆筒形容器上部分别连接冷介质循环管道和热介质循环管道，循环管道分别通过循环泵与恒温冷源和恒温热源连接，圆筒形容器侧面下部安装循环回流管道，冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道的高度可以根据需要改变，循环回流管道上安装电磁阀，圆筒形容器底部有冷介质排放管道和热介质排放管道，排放管道上安装有电磁阀，换热器内放置样品管，控制系统以具有回差调节功能的人工智能自动化仪表为核心组成。

Description

一种高效换热的热循环实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种测试材料性能的热循环实验装置，尤其是相变储能材料的热循环实验装置。

背景技术

相变储能材料在使用过程中必须经历温度的反复变化，而反复的温度变化会造成材料性能变化，因而要求材料在尽可能承受温度的多次反复变化后，材料性能不发生明显变化，相变材料性能主要有三个要求：一是要求其相变温度适合所达到的目的；二是要求相变材料有尽可能大的储存或释放热量的能力；三是要求经历温度的多次反复变化后，其相变温度及其储存或释放热量的能力基本不变化，因而需要进行热循环实验，经过热循环实验后，使用差示扫描量热法测定样品热循环前后的热性能以判断其性能变化，使用红外光谱及质谱等技术判断其材料化学结构的变化。但现在的热循环试验方法是将样品放置在烘箱中加热到预定温度，待材料发生相变化后，将样品从烘箱中取出，在空气或低温水中冷却，然后再将样品重新放入烘箱中加热，整个过程人工操作，费时费力，实验速度慢。

发明内容

为克服现有上述技术的不足，本实用新型的目的是提供一种高效换热、结构简单的热循环实验装置。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高效换热的热循环实验装置由恒温冷源模块、恒温热源模块、对流换热模块、控制模块、自动记录模块构成。

所述的恒温冷源模块由人工智能自动化仪表控制的蒸汽压缩式制冷设备构成，所述的恒温热源模块由人工智能自动化仪表控制的电阻式加热器构成；

所述的对流换热模块由具有人工智能自动化仪表、温度传感器、继电器、冷介质和热介质循环泵、冷介质和热介质循环电磁阀、冷介质和热介质排放电磁阀、时间继电器、圆筒形容器构成；换热器是一个外部有绝热层的圆筒形容器，该圆筒形容器上部分别连接冷介质和热介质循环管道，冷介质循环泵和热介质循环泵从恒温冷源和恒温热源将冷介质和热介质分别从圆筒形容器上部输送到圆筒形容器内，圆筒形容器侧面下部安装冷介质和热介质循环回流管道，冷介质和热介质循环回流管道的高度可以根据需要改变，根据样品量的多少来调节换热器内冷热介质的液位，循环回流管道上安装电磁阀，冷热介质依靠液位差流回恒温冷源和恒温热源中，从而实现冷热介质的循环，满足试样对流换热的需要，圆筒形容器底部有冷介质和热介质排放管道，排放管道上安装有电磁阀，通过电磁阀控制冷热介质的排放，将冷热介质分别排放到恒温冷源和恒温热源中，从而完成冷介质与热介质的更换，不会额外增加冷热介质的冷却负荷和加热负荷。

对流换热模块的控制核心是人工智能自动化仪表，要求人工智能自动化仪表能输出开关量信号，具有回差调节功能和位式控制功能，具有常开常闭触点。在换热器的盖子上有放置样品管的插孔，插入样品管内样品中心的温度传感器向人工智能自动化仪表提供输入信号，人工智能自动化仪表的输出信号控制继电器，继电器分别与时间继电器相连接，时间继电器控制排放电磁阀运行时间，将冷热介质完全排放到恒温冷源和恒温热源中，当冷热介质完全排出后，延时继电器控制热冷介质循环泵及热冷介质循环电磁阀的启动和停止，实现热冷介质的循环换热，周而复始完成循环实验。与继电器连接的电子计数器记录循环实验的次数。

一种高效换热的热循环实验装置由恒温冷源、恒温热源、圆筒形容器、热介质循环系统、冷介质循环系统、冷介质排放系统、热介质排放系统、冷介质循环回流系统、热介质循环回流系统和控制系统组成，其特征是冷介质循环系统和热介质循环系统由泵、阀门、继电器组成，冷介质和热介质排放由阀门控制，循环系统和排放系统及圆筒形容器组成换热器，换热器是一个外部有绝热层的圆筒形容器，该圆筒形容器上部分别连接冷介质循环管道和热介质循环管道，冷介质循环管道和热介质循环管道分别通过冷介质循环泵和热介质循环泵与恒温冷源和恒温热源连接，圆筒形容器侧面下部安装冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道，冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道的高度可以根据需要改变，循环回流管道上安装电磁阀，圆筒形容器底部有冷介质排放管道和热介质排放管道，排放管道上安装有电磁阀，换热器内放置样品管，控制系统以具有回差调节功能的人工智能自动化仪表为核心组成。

一种高效换热的热循环实验装置，其特征是循环回流管道高度可以调节。

一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于热介质和冷介质循环系统使用的循环泵是磁力泵或隔膜泵，且泵的安装高度低于热介质和冷介质液位的最低点。

一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于阀门是电磁阀，用于控制排放电磁阀运行时间的继电器是时间继电器，用于控制循环泵和循环回流电磁阀延时运行的继电器是延时继电器。

一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于换热器内液位最低点高于恒温热源和恒温冷源液位的最高点，换热器中冷循环介质和热循环介质入口位置高于可调节的冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道的最高点。

一种高效换热的热循环实验装置，其特征是冷介质排放系统和热介质排放系统入口处于换热器液位的最低点。

一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道内径至少是冷介质循环管道和热介质循环管道内径的1.2倍。

采用上述技术方案的益处是样品直接与恒温冷热液体介质对流换热，消除恒温液体介质内因缺乏搅拌造成的换热滞后，换热速度快，换热时不会额外增加冷热介质的换热负荷，热循环实验速度快，实验装置结构简单，实验效率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

图1是实验装置的结构示意图。

⑴         温度传感器⑵冷介质循环管道⑶样品管⑷换热器⑸热介质循环管道⑹恒温热源⑺冷介质循环泵⑻可调节高度的冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道⑼人工智能自动化仪表⑽继电器⑾循环回流电磁阀⑿恒温冷源⒀电子计数器

具体实施方式

热循环实验装置工作方式以实例说明：测定25号相变石蜡的热稳定性能，取样品5克，首先设定并保持恒温热源⑹的温度为35℃、恒温冷源⑿的温度15℃，将样品熔化后放入样品管⑶，并将温度传感器⑴探头放入样品中心，调节循环回流管道⑻高度，使冷热介质液面至少高于样品水平面2厘米，设定排放电磁阀时间继电器⑽的工作时间为60秒，设定循环泵和循环电磁阀延时继电器（图中继电器未完全画出）的工作时间为90秒。将人工智能自动化仪表⑼的温度设定为23℃，回差设定为10℃，当样品温度33℃时，人工智能自动化仪表⑼给出信号关闭热介质循环泵和热介质循环电磁阀，并打开热介质排放电磁阀，将恒温热介质排放到恒温热源⑹中，当热介质完全排放后，热介质排放电磁阀关闭，冷介质循环泵⑺和冷介质循环电磁阀⑾接通开始工作，15℃的冷介质通过冷介质管道⑵进入换热器⑷与样品进行对流换热，当样品温度降到23℃时，人工智能自动化仪表⑼输出的控制信号关闭冷介质循环泵⑺和冷介质循环电磁阀⑾，并打开冷介质排放电磁阀，当冷介质完全排放到恒温冷源后，热介质循环泵和热介质循环电磁阀启动，热介质经过热介质管道⑸进入换热器⑷，接着进行下一个循环，与冷或热电磁阀相连的电子计数器⒀同时记录电磁阀的通断次数，记录实验的循环次数。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述公开的技术内容加以变更或改型，只要未脱离本实用新型技术内容，任何简单的修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型的技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种高效换热的热循环实验装置由恒温冷源、恒温热源、圆筒形容器、热介质循环系统、冷介质循环系统、冷介质排放系统、热介质排放系统、冷介质循环回流系统、热介质循环回流系统和控制系统组成，其特征是冷介质循环系统和热介质循环系统由泵、阀门、继电器组成，冷介质和热介质排放由阀门控制，循环系统和排放系统及圆筒形容器组成换热器，换热器是一个外部有绝热层的圆筒形容器，该圆筒形容器上部分别连接冷介质循环管道和热介质循环管道，冷介质循环管道和热介质循环管道分别通过冷介质循环泵和热介质循环泵与恒温冷源和恒温热源连接，圆筒形容器侧面下部安装冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道，冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道的高度可以根据需要改变，循环回流管道上安装电磁阀，圆筒形容器底部有冷介质排放管道和热介质排放管道，排放管道上安装有电磁阀，换热器内放置样品管，控制系统以具有回差调节功能的人工智能自动化仪表为核心组成。

2.根据权利要求1所述的一种高效换热的热循环实验装置，其特征是循环回流管道高度可以调节。

3.根据权利要求1所述的一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于热介质和冷介质循环系统使用的循环泵是磁力泵或隔膜泵，且泵的安装高度低于热介质和冷介质液位的最低点。

4.根据权利要求1所述的一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于阀门是电磁阀，用于控制排放电磁阀运行时间的继电器是时间继电器，用于控制循环泵和循环回流电磁阀延时运行的继电器是延时继电器。

5.根据权利要求1所述的一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于换热器内液位最低点高于恒温热源和恒温冷源液位的最高点，换热器中冷循环介质和热循环介质入口位置高于可调节的冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道的最高点。

6.根据权利要求1所述的一种高效换热的热循环实验装置，其特征是冷介质排放系统和热介质排放系统入口处于换热器液位的最低点。

7.根据权利要求1所述的一种高效换热的热循环实验装置，其特征在于冷介质循环回流管道和热介质循环回流管道内径至少是冷介质循环管道和热介质循环管道内径的1.2倍。