[发明专利]高精度恒温控制装置及方法

权利要求书

1.高精度恒温控制装置，其特征在于，包括气源模块(100)、换热模块(200)、储气模块(300)和控制模块(400)；气源模块(100)通过管道与换热模块(200)联通，换热模块(200)通过管道与储气模块(300)联通，控制模块(400)通过管道与换热模块(200)联通；

所述换热模块(200)包括初级换热器(201)、温度计Ⅰ(204)、二级换热器(202)、温度计Ⅱ(205)、恒温水浴装置(203)；初级换热器(201)与二级换热器(202)的结构相同，所述初级换热器(201)包括换热器罐体(201-1)、铜管(201-2)、进气口(201-6)、出气口(201-5)、进水口(201-3)和出水口(201-4)；铜管(201-2)盘绕在换热器罐体(201-1)内部，换热器罐体(201-1)上分别设有进水口(201-3)和出水口(201-4)，进气口(201-6)与铜管一端联通，出气口(201-5)与铜管的另一端联通；恒温水浴装置(203)上设有进水阀(206)和出水阀(207)；初级换热器(201)上设有温度计Ⅰ(204)，二级换热器(202)上设有温度计Ⅱ(205)；

气源模块(100)通过管道Ⅰ(5)与初级换热器的进气口联通，初级换热器的出气口通过管道Ⅱ(6)与储气模块(300)联通，初级换热器(201)的进水口通过管道与二级换热器(202)的出水口联通，初级换热器(201)的出水口通过管道与恒温水浴装置(203)的进水口联通，二级换热器(202)的进水口通过管道与恒温水浴装置(203)的出水口联通，二级换热器的进气口通过管道Ⅲ(7)与储气模块(300)联通，二级换热器的出气口通过管道Ⅳ(8)与控制模块(4)相联通。

2.根据权利要求1所述的高精度恒温控制装置，其特征在于，所述气源模块(100)包括气源(101)、气源气阀(102)和气源安全阀(103)；气源(101)通过管道Ⅰ(5)与换热模块(200)联通，管道Ⅰ(5)依次设有气源气阀(102)和气源安全阀(103)。

3.根据权利要求1所述的高精度恒温控制装置，其特征在于，所述储气模块(300)包括储气罐Ⅰ(301)、储气罐Ⅱ(302)、压力计(303)、安全阀(304)、储气模块温度计(305)和储气模块的气阀(306)；储气罐Ⅰ(301)上设有安全阀(304)，管道Ⅲ(7)上设有储气模块的气阀(306)，储气罐Ⅱ(302)设有压力计(303)和储气模块温度计(305)；储气罐Ⅰ(301)与储气罐Ⅱ(302)通过管道连接，储气罐Ⅰ(301)通过管道Ⅲ(7)与二级换热器的进气口相联通，储气罐Ⅱ(302)通过管道Ⅱ(6)与初级换热器的出气口相联通。

4.根据权利要求1所述的高精度恒温控制装置，其特征在于，所述控制模块(400)包括波纹管(401)、流量计Ⅰ(402)、压力计Ⅰ(403)、压力计Ⅱ(404)、压力计控制器(405)、内波纹管温度计Ⅰ(407)、内波纹管温度计Ⅱ(406)、外波纹管流量计(408)、内波纹管流量计(409)、控制模块的气阀Ⅰ(410)和控制模块的气阀Ⅱ(411)；所述波纹管(401)包括外波纹管(401-1)、内波纹管(401-2)、外导气管和内导气管和空气搅动装置(401-3)；外波纹管(401-1)上设有外导气管，内波纹管(401-2)上设有内导气管，内波纹管(401-2)位于外波纹管(401-1)内部，空气搅动装置(401-3)位于内波纹管(401-2)内部；

管道Ⅴ(9)分别与管道Ⅳ(8)和外波管(401-1)联通，管道Ⅵ(10)分别与管道Ⅳ(8)和内波纹管(401-2)联通，管道Ⅴ(9)上设有外波纹管流量计(408)，管道Ⅵ(10)上设有内波纹管流量计(409)，内波纹管的上端设有内波纹管温度计Ⅰ(407)，内波纹管的下端设有内波纹管温度计Ⅱ(406)；二级换热器(202)的出气口通过管道Ⅳ(8)和管道Ⅴ(9)外波纹管(401-1)联通，二级换热器(202)的出气口通过管道Ⅳ(8)和管道Ⅵ(10)与内波纹管联通，内波纹管的下端通过管道Ⅶ(11)与管道Ⅱ联通，在靠近波纹管道附近的管道Ⅶ(11)从右至左依次设有控制模块的气阀Ⅱ(411)、流量计Ⅰ(402)和控制模块的气阀Ⅰ(410)，管道Ⅸ(13)与波纹管联通，管道Ⅸ(13)上设有气阀，管道Ⅷ(12)分别与管道Ⅸ(13)和管道Ⅶ(11)联通，管道Ⅷ(12)依次设有压力计Ⅱ(404)、压力计控制器(405)、压力计Ⅰ(403)。

5.根据权利要求1所述的高精度恒温控制装置，其特征在于，本装置的恒温控制方法包括以下步骤：

步骤一：对高精度恒温控制装置进行初始化设置：

a)打开恒温水浴装置进水阀(206)和出水阀(207)，并启动恒温水浴装置(203)，对初级换热器(201)和二级换热器(202)内的热交换介质进行恒温控制；观察温度计Ⅰ(204)和温度计Ⅱ(205)，当温度稳定后进行下一步操作；

b)关闭控制模块的气阀Ⅰ(410)和储气模块的气阀(306)，打开气源(101)和气源气阀(102)，对储气罐Ⅰ(301)和储气罐Ⅱ(302)进行充气，观察压力计(303)示数，当压力计示数达到1.2Mpa时关闭气源的出气阀门(102)；

步骤二：对高精度恒温控制装置进行预充气：

a)关闭储气模块的气阀(306)，打开控制模块的气阀Ⅰ(410)和控制模块的气阀Ⅱ(411)，然后打开气源气阀(102)，将气体通入初级换热器(201)；

b)调整流量计Ⅰ(402)的流速，将初级热交换器(201)中的气体直接通入波纹管(401)；

c)使用压力计Ⅰ(403)实时监测外波纹管的压力，压力计Ⅱ(404)实时监测内波纹管的压力，待外波纹管的压力值达到100Pa，内波纹管内压力值达到200Pa时关闭控制模块的气阀Ⅰ(410)、控制模块的气阀Ⅱ(411)和气源出气阀(102)；

步骤三：对高精度恒温控制装置进行恒温控制：

a)打开气源气阀(102)，储气模块的气阀(306)；

b)气源提供的气体通入初级换热器(201)，经初级换热器(201)进入储气罐Ⅰ(301)和储气罐Ⅱ(302)中，控制气源气阀(102)的出气速度，维持压力计(303)的示数保持1.2Mpa；

c)将储气罐Ⅰ(301)中的初级恒温气体通入二级换热器(202)中，进行第二次热交换，保证经过第二次热交换后的气体温度稳定性达到使用要求；

d)将二级换热器(202)中的气体通入波纹管(401)中，压力计Ⅰ(403)实时监测外波纹管气压，压力计Ⅱ(404)实时监测外波纹管气压内波纹管气压，根据压力计Ⅰ(403)和压力计Ⅱ(404)的气压值调节外波纹管流量计408和内波纹管流量计(409)。