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熱容量和溫度控制

發布時間2019-12-25人氣:168

熱容量和溫度控制

多少熱量?

設計工程師通常會根據水箱的容積,目標工作溫度以及從環境溫度到工作溫度的所需加熱時間(當然要考慮熱量)來計算清洗系統水箱的熱量需求通過罐壁和液體表面的損失。在大多數情況下,此計算已足夠,但在某些情況下必須考慮其他因素。加熱器(尤其是電加熱器)的問題在于它們在關閉后仍然繼續加熱。通常,熱量越大,加熱器以其質量作為熱慣性存儲的熱量就越多。即使在達到所需溫度時關閉了熱量,加熱器中的殘留熱量可能會導致溫度“峰值”,這可能會對過程造成不利影響。由于較高的熱慣性,過多的加熱器容量可能導致溫度超調和寬廣的溫度變化。

該圖顯示了熱慣性的影響。在上面,左圖表示容量較低的加熱器的結果,而右圖表示容量較高的加熱器的結果。請注意,盡管具有更高容量的加熱器可以更快地達到溫度設定點,但是一旦達到溫度目標,由于更高容量的加熱器具有更大的熱慣性,溫度變化也會更大。

在另一個示例中,考慮引入清潔箱的冷零件質量大或被大量引入的情況。在這種情況下,由于部件也消耗熱量,因此在罐中保持所需溫度所需的熱量可能會超過在給定時間內將罐加熱至所需溫度所需的熱量。超聲系統中的另一個考慮是超聲能量向儲罐提供熱量。由于傳遞到清潔罐的大部分超聲波能量最終會轉化為熱量,因此2000瓦的超聲換能器與2,000瓦的加熱器非常相似,其對罐加熱的影響!根據零件引入儲罐的熱負荷,超聲系統提供的熱量可能足以維持罐體溫度,而根本沒有任何額外的熱量。實際上,在極少數情況下,在超聲波操作過程中必須采用冷卻以將儲罐溫度保持在所需極限內。

溫度控制 -

首先,清潔箱中的溫度控制可能看起來非常簡單-溫度傳感器用于在溫度低于設定極限時打開熱量,并在達到所需溫度時關閉熱量。在許多情況下,這種控制就足夠了。但是,在其他情況下,由于熱慣性,需要更復雜的控制方案。兩種最常見的方法是使用雙加熱器和溫度控制器來預測溫度目標。在雙加熱器的情況下,將較高容量的加熱器與較低容量的加熱器結合使用。兩者一起使用,直到達到目標溫度附近。此時,高容量加熱器關閉,使其熱慣性與低容量加熱器一起達到溫度目標。

該圖顯示了時間和電壓節流的影響在左側的示例中,隨著接近設定溫度,加熱器的關閉和開啟時間會減少。在右邊的示例中,電壓隨著溫度接近設定點而降低。在這兩種情況下,加熱器的容量都會降低約50%,以將溫度保持在設定點溫度。

這種類型的控制器通常進行調節以設置節流過程開始的溫度差。有些甚至跟蹤溫度升高的速率,以確定何時啟動節流過程以達到所需溫度而不會出現過沖。


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