PL104882B3 - Urzadzenie do dlugotrwalego termostatowania cieczy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie dio dlu¬ gotrwalego termostatowania cieczy to znaczy1 do utrzymywania przez dlugi okres czasu substancja cieklych takich jalk woda, glikol etylenowy, glice¬ ryna, oleje paracfiiinowe, oleje silikonowe oraz Inne rozpuszczalniki i oleje w dowolnych stalych tem¬ peraiturach, zwlaszcza w temperaturach wyzszych od temperatury otoczenia lecz nizszych od tempe¬ ratury wrzenia tych cieczy.

W patencie glównym nr 643i28 opisano urzadze¬ nie do dlugotrwalego termostatowania cieczy zao¬ patrzone w pionowa przegrode oddzielajaca ko¬ more uzytkowa od komory nastawiania tempera¬ tury. Ta ostatnia jest zaopatrzona w grzalke elek¬ tryczna i chlodnice polaczone ze soba za pomoca zeberek poprawiajacych warunki wymiiiany ciepla miedzy tymli elementami a termostatowana ciecza.

Urzadzenie to- stanowi istotny postep w stosunku do urzadzen wczesniej znanych^ w zakresie zmniej¬ szenia amplitud termostatowanej cieczy.

Równoczesnie jednak charakteryzuje sie ono- nie¬ równomiernym rozkladem lokalnych szybkosci przeplywu termostatowanej cieczy przez komore uzytkowa i zwiazanym z tym wystepowaniem we- wnajtirz komory znacznych róznic temperatur, sie¬ gajacych 30^50 m°K. Ponadto urzadzenie wymaga stalego przeplywu czynnika chlodzacego, co z je¬ dnej strony wywoluje zbyt silny efekt chlodzenia, zwlaszcza w przypadiku pracy w temperaturach, znacznie wyzszych od temperatury czynnika chlo- dzacego, np. w temperaturze 50°C przy równoczes¬ nym uzyciu wody pitnej o temperaturze 1I5°C, czer¬ panej z instalacji wodociagowej, jako czynnika chlodzacego, a z drugiej strony prowadzi db nad¬ miernego zuzycia czynnika chlodzacego.

Stwierdzono, ze wyrównanie lokalnych szyb¬ kosci przeplywu cieczy w calej objetosci komory uzytkowej mozna osiagnac umieszczajac w tejze komorze, od strony wlotu termostatowej cieczy, perforowana przegrode^ przy czyim najkorzystniej jest jesli perforacja przegrody nie jest równomier¬ na na calej jej powierzchni i/lub jeslM przegroda nachylona jest pod kajtem nie wiekszym niz 1,57 rad w stosunku do powierzchni normialmej do kie¬ runku strumienia przeplywu termostatowanej cie¬ czy przez komore uzytkowa termostatu..

Szczególnie korzystne okazalo sie ponadto takie rozmieszczenie otworów w przegrodzie, aby ge¬ stosc perforacji, liczona jako stosunek powierzchni otworów do powierzchni przegrody, wzrastala w miare oddalania sie od miejsca wlotu termosta¬ towanej cieczy do komory uzytkowej. Uzyskane w ten sposób wyrównanie lokalnych szybkosci przeplywu termostatowanej cieczy przez komore uzytkowa powoduje w efekcie zanik gradientów tmeperatury w calej objetosci komory uzylikowej i, pomijajac warstwe przyscienna o grubosci 2—45 mm, obserwowane wahania temperatury wewnatrz komory uzytkowej urzadzenia wedlug wynalazku nie przekraczaja ±1 m^K. 1048823 'Ponadto stwierdzono-, ze zastosowanie w urza¬ dzeniu wedlug wynaiafcku dodatkowej chlodnicy zewnetrznej, przez która przeplywa strumien-ter¬ mostatowanej cieczy, równolegly do- strumienia' przeplywajacego przez kbimore uzytkowa, a zwlasz¬ cza chlodnicy powietrznej w postaci srubowego radiatora, wykonanego' z tworzywa, dobrze prze¬ wodzacego cieplo, a najkorzystniej z tworzywa metalicznego np. z miedzi lufo jej stopów, pozwa-, la na uzyskiwanie lagodnego efektu chlodzenia, przyczyniajac- sie przez to do zwiekszenia stabil- nosoi pracy regulatora temperatury, a takze umo¬ zliwia znaczne zmniejszenie zuzycia czynnika chlo¬ dzacego, zwlaszcza w tych przypadkach gdy tem¬ peratura termostatowanej cieczy jest wyzsza o co naijmniej 5°K od temperaitury otoczenia. Nieza¬ leznie od tego- chladnica wewnetrzna, umieszczo¬ na w elemencie grzejnochlodzacym termostatu po¬ zwala na szybkie obnizenie temperatury termosta¬ towanej cieczy w przypadku zaiisUnienia takiej po¬ trzeby.

Wynalazek jest odtworzony w przykladzie wy¬ konania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia schemat urzadzenia w przekroju: pionowym, a fig. 2 — perforowana przegrode w widoku od góry.

Jak pokazano nar rysunku, urzadzenie ma uzyt¬ kowa komore 1 i komore 2 nastawiania tempera¬ tury umieszczone w oslonie 3 i polaczone ze solpa za pomoca dolnego' tlocznego kanalu 4 oraz gór¬ nego przelewowego kanalu 5. W komorze 2 umiesz¬ czony jest grzejno-ohlodzajpy element 6, zawieraja¬ cy grzejnik elektryczny o opornosci 50' omów, na¬ pedzana silnikiem elektrycznymi 7 pompa odsrod¬ kowa 8, wymuszajaca obieg termostatowanej cie¬ czy przez uzytkowa komore 1. Ciecz przeplywa przez zewnetrzny wymiennik ciepla 9 oraz ewarir tualnie przez polaczony z urzadzeniem Wedlug wy¬ nalazku, termostatowany obiekt zewnetrzny.

'W komorze 2 jest tez umieszczony czujnik 10 wchodzacy w sklad ukladu regulacji temperatury.

W dolnej czesci komory 1 jest umaeszczcina per¬ forowana plyta 11. Plyta jest umieszczona w' ten sposób, ze jej czesc pokryta otwóraimi 12 o naij- mlniejszej srednicy znajduje sie w bezposrednim sasiedztwie tlocznego kanalu 4 nad jego górna krawzdzliab a kat nachylenia plyty w stosunku do pzbiomego dna komory"! wynosi 0,087(2 rad. Sred¬ nica otworów w plycie 11 stopniowo rosnie do wielkosci otworów 13. Wymiennik 9 wykonany jest z mbsietoej rurki zwinietej w sruibeM umieszczo¬ nej w powietrzu o temperaturze otoczenia. Pompa 8 daije wydatek cieczy ok. 1,15 dmVs i spietrzenie wieksze niz 1 m slupa wody.

Stosowanie urzadzenie wedlug wynalazku jest dalej ópfisane na przykladzie.

P r z yi ki l a d. W celu utrzymywania wody w temperaturze równej 3Ó6, 300^K czujnik poimiaru temperatury laczy sie z regulatorem temperatury wyposazonym w przystawke mocy, na której wyjs¬ cia podlacza sie grzejnik grzejino-chllbdzajcego ele¬ mentu. 6. Nastepnie napelnia sie woda komore uzytkowa urzajdzenia tak aiby górna krawedz prze¬ lewu 5 znalazla sie ponizej lustra wody w obu komorach. Na regulatorze temperatury nastawia 4 sie zadana temperature 305, 3°K, której odpowia¬ da wartosc 32,1°C na skali regulatora, wzmocnie¬ nie 2yli04, czas calkowania 2,4 min1 i czas róznicz¬ kowania 25 min. 8 Poniewaz temperatura otoczenia jest nizsza o pik. 9°K od temperatury termostatowania, nie ko¬ rzysta sie z chlodnicy wewnetrznej, wchodzacej w sklad elementu 6. Nastepnie uruchamia sie ukiad: do regulacji temperatury i przy uzyciu np. termometru kwarcowego Hewlett-Packard obser¬ wuje sie szybki wzrost temperatury termostato¬ wanej , cieczy oraz ustalenie sie tej temperatury na poziomie zblizonym do zadanego. Dokladnego nastawienia temperatury dokonuje ; sie - pokretlem l* umieszczonym na plycie czolowej regulatora tem¬ peratury. Uzyskuje sie wartosc temperatury *3(05, 3004°K ±, 0,i0004oK, utrzymujaca sie w czasie pra¬ cy urzajdzenia równym 48 godzin, co odpowiada odchyleniom wartosci zadanej +0,4 m6!^ i precyzji *° 0,4 m°K.

Zmierzone termometrem kwarcowym róznice tem¬ peratury w 10 przypadkowo wybranych .punktach objetosci .komory uzytkowej, lezacych w odleglosci , od sciany tej komory wieksze jniz 5 mim, nie 26 przekraczaja ±0,5 m°K. Zuzycie mocy grzejnej wynosi zaledwie 6% mocy nominalnej a zuzycie czynnika chlodzacego jest równe zeru. iSporzajdzona w serii analogicznych prób zalez¬ nosc .miedzy zuzyciem mocy grzejnej a róznica temperatury termostatowania i temperatury oto¬ czenia ma w zakresie tych róznic wynaszacych 5h-35°K postac linii prostej o wspólczynniku kie¬ runkowym równym 0,88°/o/°K, odniesionym do» 1% mocy nominalnej. Prostoliniowy charakter ma rów- 36 niez .zaleznosc szybkosci wzrostu temperatury ter¬ mostatowanej cieczy od zuzycia mocy grzejnej w zakresie 5—26% mocy nominalnej w warunkach braku wymiany ciepla miedzy termostatem a oto¬ czeniem, to- znaczy wówczas, ,gdy temperatura ter- 40 mostatowanej wody jest równa temperaturze oto¬ czenia. Wspólczynnik kierunkowy tej rj-rostej od¬ niesiony do 11% mocy nominalnej, wynosi 0,056 m°Kl/s.%.

W sposób przedstawioy w przykladzie mozna ter- 48 mostatoiwac równiez inne substancje ciekle, zwlasz¬ cza takie jak glikol etylenowy, gliceryna, oleje pa¬ rafinowe, oleje silikonowe oraz inne rozpuszczalni¬ ki i oleje.

M

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe ; li. Urzadzenie do dlugotrwalego termostatowania cieczy, w którym grzejnik elektryczny i chlodnica sa ze soba polaczone za pomoca zeberek a równo¬ czesnie sa oddzielone od komory uzytkowej za 35 pomoca pionowej przegrody, wedlug patentu nr 64328, znamiennie tym, ze w dolnej czesci uzytko¬ wej komory (1) jest umieszczona perforowana prze¬ groda (11), przez która przeplywa strumien ter¬ mostatowanej cieczy przed, wejsciem do komory

1. W (i), a ponadto urzadzenie jest zaopatrzone w ze¬ wnetrzny wymiennik ciepla (9) umieszczony rów¬ nolegle do komory (1).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze perforowana przegroda (11) ma nierównorniier- w na perforacje w postaci otworów (12, 13) i/liujb jest5 104882 6 nachylona pod katem nie wiekszym niz 1,57 rd wzgledem, plaszczyzny normalnej do kierunku prze¬ plywu strumienia termostatowanej cieczy przeiz komoire (1).

3. Urzadlzenie wedlug zastrz. 1^ znamienne tym, ze stoipden perforacji przegrody (11), rozumiany ja¬ ko stosunek powierzchna otworów (12, 13) do po¬ wierzchni przegrody, rosnie w miare oddalania sie do tlocznego kanalu (4) przez który ciecz wply¬ wa do wnetrza komory (1).

4. Urziadzeniie wedlug zaistrz. 1, znamienne tym, ze zewinejtrzny wymiennik ciepla (9) ma postac srubowego radiatora wykonanego z tworzywa do¬ brze przewodzacego cieipla, korzystnie z tworzy¬ wa metalicznego i jest umieszczony w powietrzu o temperaturze otoczenia. 3 114 1 5 _9 FI6. 1 FI6. 2