[发明专利]一种流体加热器及其控制方法

权利要求书

1.一种流体加热器，其特征在于，包括：

电阻发热体（1），包括电阻丝（11）；所述电阻丝（11）包括至少两组功率不同的发热电阻丝（111）和一组温控电阻丝（112）；

流体加热容器（2），包括主体（21）和盖体（22）；所述主体（21）和盖体（22）内部形成一个容纳腔体，所述盖体（22）上设有流体入口（221），所述主体（21）靠近盖体（22）处设有流体出口（211）；

电气控制系统（3），所述电气控制系统（3）包括发热体温度检测电路（31）；

其中，所述电阻发热体（1）设于流体加热容器（2）内部的容纳腔体中，所述电气控制系统（3）分别与电阻发热体（1）和流体加热容器（2）电连接；

所述的流体加热器的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：在电气控制系统（3）中预设流体的目标设定温度Td；

步骤S2：通过测量温控电阻丝（112）上的阻值，得出电阻发热体（1）的实际温度T，具体公式如下：

U=Vref *(R/(R+Rref) )；

T= T0+((U* Rref)/ (Vref -U)-R0)/(R0*TCR)；

其中，T0为参考温度点，R0为参考温度下测得的电阻值，Vref 为加在测量电路中的基准电压，Rref为基准电阻，TCR为温度电阻系数，U为温控电阻丝两端测到的实时电压，R为温控电阻丝的实时电阻值；

步骤S3：通过电阻发热体（1）的实际温度T算出流体温度T1，或通过温度传感器直接测量流体温度T1；

步骤S31：若通过电阻发热体（1）的实际温度T算出流体温度T1的方法，具体步骤如下：

步骤S311：采用实验的方法，例如总功率为1600W的加热器，流水的初始温度为Th；

步骤S312：若固定输出加热功率=100W, 分别控制流量在50ml、100ml、150ml，直到1000ml时的流体温度Tl和电阻发热体（1）实际温度T；

步骤S313：若固定输出加热功率=200W, 分别控制流量在50ml、100ml、150ml，直到1000ml时的流体温度Tl和电阻发热体（1）实际温度T；

步骤S314：固定输出加热功率每增加100W，重复测量不同流量下的流体温度Tl和电阻发热体（1）实际温度T；

步骤S315：整理测量数据，运用数学方法，求出Tl和T，以及流量F和T的关系公式，具体公式如下；

Tl = f1(T, Th, P)；

F = f2(T, Th, P)；

其中，Th是不加热时，流水的初始温度，P为加热功率，f1、f2是两个不同的解析函数；

步骤S4：根据温控电阻丝（111）上测量到的电阻发热体（1）温度T，或者温度传感器的测量温度T1，控制电阻发热体（1）上加热时间的长短，控制功率输出，使电阻发热体（1）及流体的温度不超过限定值，将流体温度控制在恒定的目标温度，加热器的输出功率计算公式如下：

P = Kp*( Tl -Td)+Ki*∫(Tl -Td)+Kd*d(Tl -Td)/dt

其中，P为当前输出功率，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数，Tl 为当前流体的温度，Td是流体的目标设定温度；

步骤S41：若加热功率≤总功率的1/3时，仅控制细电阻丝（1111），根据功率需要控制细电阻丝的通电占空比；

步骤S42：若总功率的1/3≤加热功率≤总功率的2/3时，细电阻丝（1111）和粗电阻丝（1112）分时交替导通；

步骤S43：当加热功率≥总功率的2/3时，细电阻丝（1111）始终通电发热，根据实际需要调整粗发热丝（1112）的通电占空比。

2.根据权利要求1所述的流体加热器，其特征在于：所述流体出口（211）上设有温度传感器，且该温度传感器与电气控制系统（3）电连接。

3.根据权利要求1所述的流体加热器，其特征在于：所述主体（21）和盖体（22）之间为可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的流体加热器，其特征在于：所述电阻发热体（1）为陶瓷发热片（5）或陶瓷发热管（4）。