[发明专利]一种基于冷热液体混合控温的恒温槽

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种基于冷热液体混合控温的恒温槽，尤其指一种既可以进行传感器温度标定，又可以带较大热负荷的基于冷热液体混合控温的液体恒温槽。属于液体恒温槽。

(二)背景技术：

在流体热物性分析的很多场合需要可带较大热负荷的精密液体恒温槽，尤其是将热交换器置于其内部温度场精确控温。其特点是容量大、功率大、精度高、抗干扰能力强。

目前，国外及我国普遍生产和使用的液体恒温槽如图1、图2所示。

图1所示的恒温槽体2’包括工作区3’和调温区4’两个腔体，在工作区的上下端设有循环通道22’，调温区设有搅拌器1’，还设有冷凝器19’、加热器20’用来调节温度。

采用这种结构的液体恒温槽存在如下缺陷：

1.工作区底端进液体，上端出液体，在原理上存在竖直方向的温度差；

2.无水平方向的搅拌，故水平方向的温度场均匀性有待提高；

3.工作区的速度分布不均匀，对形成均匀的温度场不利；

4.恒温槽的一半为工作区，去除边界后有效工作区间小；

5.带体积大的负荷会严重影响温度场的形状及性能。

图2所示的恒温槽为两级精密控温恒温槽，辅助恒温槽18’比主恒温槽17’的设定温度低20度，辅助恒温槽的主加热器25’与冷凝器19’以整流栅23’隔开，搅拌器1’将液体搅拌均匀以获得高性能温度场。主恒温槽17’分为工作区3’和调温区4’，二者以整流栅23’隔开。调温区有大功率的主加热器25’，小功率的辅助加热器26’，前者用来提高升温速度，后者用来提高控温精度，搅拌器将液体搅拌均匀。管道泵11’抽取辅助恒温槽的低温液体经阀门24’送至主恒温槽的换热底板21’，实现主恒温槽的制冷调节，自身的主加热器和辅助加热器实现升温调节。

采用这种结构的液体恒温槽存在如下缺陷：

1.冷热源与工作区都在一个槽体内，源影响难以消除，造成温度不均匀；

2.工作区的搅拌较弱，且无竖直搅拌与水平搅拌的划分；

3.加热的液体与工作区液体直接混合，造成温度场不均匀；

4.冷源进入主恒温槽后虽经换热底板换热，但缺乏进一步的混合搅拌措施。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于冷热液体混合控温的恒温槽，能够带较大热负荷且容量大、精度高、抗干扰能力高，便于热交换器在其内部温度场工作，以克服现有技术中的不足。

本发明为一种基于冷热液体混合控温的恒温槽，其技术方案为：该恒温槽的主体，即恒温槽体采用热导率大的金属材料，并具有一定厚度，起到均衡液体温度的作用；该恒温槽分为工作区和调温区，中间以带孔金属隔板隔开。搅拌器在调温区和工作区都设有搅拌桨，调温区实行水平搅拌，工作区实行竖直方向的搅拌。工作区内设置有环状的热交换器，且该热交换器于适当的高度围住搅拌桨，以获得较稳定的流场。所述的工作区侧壁开孔，接有回流管道及自循环管道，回流管道可根据液位控制液体回流至冷热源；所述的调温区侧壁开孔，接有液体注入管道。

其中，所述的热交换器，是根据搅拌流场设计的管壳式热交换器，发明人已同时提出另案申请，其形状为环形，可充当恒温槽导流桶，该热交换器外壁设有热交换器液体输入管道、热交换器液体输出管道、换热介质输入管道及换热介质输出管道。其中，所述的换热介质输入管道及换热介质输出管道垂直穿出工作区侧壁；热交换器液体输出管道垂直穿过工作区侧壁，串联一管道泵后，再分别连接自循环管道和液体注入管道。

其中，所述的液体注入管道可进一步连接有高温液体注入管道和低温液体注入管道。

其中，所述的自循环管道位于工作区顶端。

其中，假定恒温槽液体的水平搅拌方向为顺时针，所述的热交换器液体输入管道的方向是逆着调温区水平搅拌方向伸入工作区的，与工作区内部一圆周相切，并在切点处沿圆周继续延伸出一段圆弧，可对流场实施旋转抽流搅拌。

其中，所述的自循环管道是顺着液体水平搅拌方向伸入恒温槽，与恒温槽内某一圆周相切，且在切点处沿圆周继续伸展出一段圆弧，可对液体实施旋转射流搅拌。

其中，所述的工作区侧壁的回流管道是逆着调温区水平搅拌方向伸入恒温槽，与工作区内某一圆周相切，并在切点处沿圆周继续伸展出一段圆弧，可对液体实施旋转抽流搅拌。

其中，所述的液体注入管道顺着调温区水平搅拌方向伸入恒温槽，与调温区内某一圆周相切，并在切点处继续沿圆周伸展出一段圆弧，可对液体实施旋转射流搅拌。