[发明专利]一种用于平衡PID加热器温度波动的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度平衡装置，更具体的说，是涉及一种用于平衡PID加热器温度波动的装置。

背景技术

在很多领域，我们需要对管道内流体介质进行温度控制，大多数情况是需要将管道内流体介质的温度稳定在某一个定值，此时往往采用PID温度控制技术，通过PID自动温控表实现加热器功率的自动调整，从而使介质温度稳定在设定值附近。然而由于PID控制技术自身的局限性，及受到管道所处环境的影响，管道内流动介质的温度不可能保持一个绝对的定值，而是呈现出围绕设定值上下波动的趋势，波动的幅度与具体控制方式及具体环境状况有关，往往至少有正负1度的波幅，甚至更大。在需要精确控温的场合，这种温度波动是不能接受的，例如在塑料生产行业或者实验室精确控温场合，温度很小的波动就可能导致产品质量的下降或者实验数据的不确定度急剧增加。传统的做法是在PID加热器后安装恒温水槽或者油槽进行进一步的温度恒定，或者直接通过恒温水槽或油槽加热流体。恒温油槽、水槽通过特制的精密加热、冷却、测温、控制部件实现精度极高(±0.001℃)水温和油温控制，外部管道流体通过盘管流过恒温水槽、油槽。

过恒温油槽或水槽实现精确控温面临设备占据空间、成本高的问题，大功率的恒温水槽或油槽的这些问题更加突出，且恒温水槽、油槽的水和油往往处于固定空间，外部流体需要通过特制的盘管就行换热，安装不方便。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于平衡PID加热器温度波动的装置，本装置无需外部电源及动力输入，通过流体自身的混合来实现温度的自动平衡，具有结构简单，使用方便，节约成本平衡效果好等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于平衡PID加热器温度波动的装置，所述装置由圆柱形混合室构成，所述混合室的其中一端设置有流体输出口，所述混合室的上、中、下位置处分别设置有连接孔，所述连接孔分别与缠绕在混合室外壁的分流管一端相连接，所述分流管的另一端连接有流体输入口，所述混合室上还设置有热电偶接口。

所述混合室和分流管均由金属制成。

所述混合室和分流管均由铜材质制成。

所述连接孔为椭圆形开口。

所述连接孔与分流管通过焊接方式连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1、本发明的三根分流管均缠绕在混合室上，通过分流管与混合室外壁的换热，实现温度波动的第一次平衡。

2、本发明混合室空腔容积大于流体温度一个波动周期内的流量，在混合室内，流体经过充分混合，通过对流和导热，使得周期性的温度波动大大减小。

3、本发明中三根分流管分别在混合室上、中、下三个位置连接，三根分流管内流量近似相等。三路流体通过不同位置进入混合室，加强流体在混合室内的扰动，从而加强温度平衡效果。

4、本发明中三根分流管通过焊接方式与混合室的连接孔相连通，且连接孔呈椭圆形，流体近似从切线方向进入混合室，从而在混合室内形成涡流，加强流体混合效果，从而加强温度平衡效果。

附图说明

图1是在不同方向下本发明的结构示意图。

图2是未采用本发明装置进行温度平衡的实验数据曲线图。

图3是采用混合室容积为0.25L的本发明装置进行温度平衡的实验数据曲线图。

图4是采用混合室容积为0.5L的本发明装置进行温度平衡的实验数据曲线图。

附图标记：1-混合室 2-上部连接孔 3-中部连接孔 4-下部连接孔 5-分流管 6-流体输入口 7-流体输出口 8-热电偶接口

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种用于平衡PID加热器温度波动的装置，所述装置由圆柱形混合室1构成，混合室1的其中一端设置有流体输出口7，混合室1上分别设置有上部连接孔2、中部连接孔3和下部连接孔4，该三个连接孔分别与三根分流管5通过焊接方式连通，焊接口呈椭圆形；该三根分流管5截面积相同，长度不一，三根分流管5呈螺旋状缠绕在混合室1的外壁上，最终汇聚的与流体输入口6连接在一起，此外混合室1上还设置有热电偶接口8。

本发明具体实施时，流体通过流体输入口6后通过三根分流管5被分为三条相同截面积、长度不相等的三条流路。三根分流管5分别通过混合室1上的连接孔2、3、4“切入”混合室1的内部空腔(分流管5末端与混合室1半径近似垂直)，流体在混合室1内混合后经流体输出口7输出。

如图2至图3所示，实验条件为：水流量为80L/h，PID控制电加热器(移相触发，设定水温为39摄氏度)，对8摄氏度的自来水进行加热，图2是不使用任何装置时水温的变化曲线，可见水温在39摄氏度附近上下波动的最大波幅达到了2℃甚至更高；而图3和图4中，当安装混合室1的容积为0.25L或0.5L的本装置后，水温在39摄氏度的附近上下波动范围大幅降低并且趋于平稳，可见采用本发明装置后，温度波动幅度会大大减小，效果显著。