一種用于教學與科研的熱工學綜合實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于教學與科研的熱工學綜合實驗裝置。本實用新型的技術方案由由壓縮機制冷系統、冷卻塔冷卻水系統、水箱水制熱系統及控制系統四部分組成；所述的壓縮機制冷系統主要由壓縮機、第一壓力變送器、第二壓力變送器、氣油分離器、冷凝器、視液鏡、儲液罐、干燥過濾器、溫度傳感器、量熱器、第三差壓變送器、膨脹閥、蒸發器和連接式手閥組成。與現有技術相比，采用上述技術方案的本實用新型具有的優點在于：解決了系統的單一型，在一套系統上可實現多種實驗項目。
【專利說明】一種用于教學與科研的熱工學綜合實驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種廣泛適用于中高職院校技能培訓與高等院校實驗教學的綜合性實驗裝置。
【背景技術】
[0002]目前，熱工專業教學與科研所用的實驗裝置都為單一操作型，只能進行單一的實驗和研究，不能在同一裝置上進行不同實驗項目的測試與研究，不能進行計算機操作和自動控制運行。相關運行參數不能在線檢測，不能通過計算機進行運行參數的自動調節與控制，檢測數據不能由計算機顯示、記錄和查詢，現有的熱工專業熱力學實驗裝置均為人工控制，實驗人為誤差較大。
【發明內容】
[0003]為了克服上述技術上的缺陷，本實用新型提供了一種用于教學與科研的熱工學綜合實驗裝置。
[0004]本實用新型的技術方案由由壓縮機制冷系統、冷卻塔冷卻水系統、水箱水制熱系統及控制系統四部分組成；
[0005]所述的壓縮機制冷系統主要由壓縮機、第一壓力變送器、第二壓力變送器、氣油分離器、冷凝器、視液鏡、儲液罐、干燥過濾器、溫度傳感器、量熱器、第三差壓變送器、膨脹閥、蒸發器和連接式手閥組成；
[0006]所述的冷卻塔冷卻系統由冷卻塔、第一水流開關、第一循環水泵、第一電動調節閥、第一電磁流量計、板式換熱器、溫度傳感器、第一溫濕度傳感器、第二溫濕度傳感器、第一風速傳感器、冷凝器、第一差壓變送器和閘門組成；
[0007]所述的水箱水系統主要由水箱、第二水流開關、第二循環水泵板式換熱器、蒸發器、風機盤管、溫度傳感器、第三溫濕度傳感器、第四溫濕度傳感器、第二風速傳感器、第二電動調節閥、第二電磁流量計、第二差壓變送器和閘門組成，可通過調節第二電動調節閥的開度控制水箱水的流量，實現風機盤管的風速控制；
[0008]所述的控制系統實現系統的自動化控制和/或手動控制；
[0009]所述的各部件通過閥門與管道的連接組成熱工學綜合實驗裝置。
[0010]述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述的膨脹閥采用可調式熱力膨脹閥，通過手動和感溫元件的自動調節共同作用來改變系統中制冷劑的流量。
[0011]所述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述管道采用PPR管或銅管。
[0012]所述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述的溫度傳感器(16)值的大小來控制水箱和量熱器的溫度。
[0013]所述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述的控制系統包括控制柜及安裝在控制柜的功率表、溫度控制儀表、功率控制器、漏電保護器、采集卡接口、采集卡、插線端子、開關電源、電流互感器、時間繼電器、交流接觸器、熱繼電器、信號轉換板、繼電器板、旋鈕開關、電源指示燈組成，通過控制模式的切換可實現系統的部分自動化控制和手動控制功能。
[0014]與現有技術相比，采用上述技術方案的本實用新型具有的優點在于:解決了系統的單一型，在一套系統上可實現多種實驗項目。同時，“熱工學綜合實驗裝置”是專為高等院校設計開發的實驗裝置，為了使該裝置能夠具有更完整的功能和更高的測量精度以滿足教學和科研的要求，整個實驗系統的設計貫穿了綜合性、緊湊性和高精度的思想。綜合性，要求緊緊圍繞熱力學教學實驗中各種常規實驗并加以拓展以滿足教學和科研的需要；緊湊性，則是為了更好的利用所擁有的空間；測試手段先進、精度高，給驗證各種控制算法的控制效果提供一個可靠的平臺。在本套裝置上可以進行以下幾個實驗項目:制冷系數測量實驗、換熱器溫差傳熱作功能力損失測定實驗、冷卻塔性能測試實驗、蒸發器性能測試實驗、冷凝器性能測試實驗、風機盤管空調器制冷量的測試實驗等。綜上所述，該設備可以更好的適用于目前熱工及制冷等相關專業的實驗教學，全面鍛煉學生的綜合能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的系統流程結構圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本實用新型的用于教學與科研的熱工學綜合實驗裝置，由壓縮機制冷系統、冷卻塔冷卻水系統、水箱水制熱系統及控制系統四部分組成。
[0017]所述的壓縮機制冷系統主要由壓縮機1、第一壓力變送器25-1、第二壓力變送器25-2、氣油分離器2、冷凝器3、視液鏡5、儲液罐4、干燥過濾器6、溫度傳感器16、量熱器27、第三差壓變送器25-3、膨脹閥7、蒸發器10和連接式手閥21組成。所述的冷卻塔冷卻系統由冷卻塔11、第一水流開關24-1、第一循環水泵12-1、第一電動調節閥13-1、第一電磁流量計14-1、板式換熱器26、溫度傳感器16、第一溫濕度傳感器20-1、第二溫濕度傳感器20_2、第一風速傳感器19-1、冷凝器3、第一差壓變送器25-4和閘門22組成。所述的水箱水系統主要由水箱9、第二水流開關24-2、第二循環水泵12-2、板式換熱器26、蒸發器10、風機盤管8、溫度傳感器16、第三溫濕度傳感器20-3、第四溫濕度傳感器20-4、第二風速傳感器19_2、第二電動調節閥13-2、第二電磁流量計14-2、第二差壓變送器25-5和閘門22組成，可通過調節第二電動調節閥13-2的開度控制水箱水的流量，實現風機盤管的風速控制。所述的控制系統實現系統的自動化控制和/或手動控制。所述的各部件通過閥門與管道的連接組成熱工學綜合實驗裝置。
[0018]所述的膨脹閥采用可調式熱力膨脹閥，通過手動和感溫元件的自動調節共同作用來改變系統中制冷劑的流量。所述的風機盤管供冷/熱量取風側和水側供冷/熱量實側值的算術平均值，空氣換熱側(風側)通過空氣溫濕度和風量測量裝置采用空氣焓值法進行測量，水換熱側(水側)通過進出水流量和溫度采用液體載冷劑法進行測量。所述管道采用PPR管或銅管，PPR管除了具有一般塑料管重量輕、耐腐蝕、不結垢、使用壽命長等特點外，還具有無毒、衛生、保溫節能、較好的耐熱性、使用壽命長、安裝方便、物料可回收利用等主要特點。系統中部分管道采用銅管，銅管質地堅硬，不易腐蝕，且耐高溫、耐高壓，可在多種環境中使用，銅管集金屬與非金屬管的優點于一身，在冷熱水系統中獨占熬頭，是最佳的連接管道。銅管耐火和耐熱，在高溫下仍能保持其形狀和強度，也不會有老化現象。所述的溫度傳感器16值的大小來自動和手動控制的水箱4的溫度。所述的控制系統包括控制柜23及安裝在控制柜23內的功率表、溫度控制儀表、功率控制器、漏電保護器、采集卡接口、采集卡、插線端子、開關電源、電流互感器、時間繼電器、交流接觸器、熱繼電器、信號轉換板、繼電器板、旋鈕開關、電源指示燈組成，通過控制模式的切換可實現系統的部分自動化控制和手動控制功能。
[0019]上述方案中，所述的冷卻塔、儲水箱、風機盤管、第二循環水泵安裝在不銹鋼框架上，所述的冷凝器、蒸發器、壓縮機、第一循環水泵安裝在不銹鋼框架底板上，所述的第一水流開關24-1、第一電動調節閥、第一電磁流量計安裝在第一循環水泵的出水管道上，所述的第二水流開關24-2、第二電動調節閥、第二電磁流量計2裝在第二循環水泵的出水管道上，所述的油分離器、儲液罐、干燥過濾器、手動節流閥安裝在壓縮機的排氣管道上，所述的第一壓力變送器25-1、第二壓力變送器25-2是用來測量壓縮機排氣和吸氣壓力，所述的第一風速傳感器是用來測量冷卻塔進口風速的，所述的第二風速傳感器是用來測量風機盤管進口風速的，所述的第一溫濕度變送器和第二溫濕度變送器是用來測量冷卻塔進出口溫濕度的，所述的第三溫濕度變送器和第四溫濕度變送器是用來測量風機盤管進出口溫濕度的，所述的儲水箱內裝有6根加熱管及攪拌機，所述的第三差壓變送器25-3是用來測量蒸發器兩端的差壓降。風機盤管空調器制冷量測試裝置設備供電系統采用電氣開關柜作為主控開關柜，利用繼電器對設備的供電進行控制，根據實驗臺的負荷，開關柜主電源開關選用60A漏電保護器，測控電源開關選用20A漏電保護器，在每一負荷分支回路上串接交流接觸器，交流接觸器選用旋鈕開關和繼電器板分別控制，保證每一回路可以單獨供電。繼電器控制回路的優點是成本低，能夠斷開較大的負載電流，有短路和過電流保護，安全可靠。在實驗臺進行實驗時，需要實時顯示各種實驗數據。由于該實驗臺包含的各種數據有幾十個之多，一般的小型儀表顯示臺不能一次全部顯示所有數據，為了能夠讓學生直觀的觀察到實驗數據的實時變化，我們選用了數據采集卡，實驗數據通過模擬儀表進行顯示。在實驗臺中，經過傳感器采集過來的數據，一部分數據通過智能儀表實時顯示，另一部分的數據通過數據采集卡輸入到計算機中，利用計算機中的應用程序對采集到的數據進行處理、顯示并根據采集到的數據發出控制信號，對實驗臺系統中的可控設備進行調控，來達到期望的工況。另夕卜，我們利用采集卡的數字量輸出接口對電路中的交流接觸器及小型用電器進行自動控制。實驗對象與現場控制柜則通過綜合布線實現連接。上述系統包含的壓縮機、冷卻塔、冷凝器、風機盤管、蒸發器、節流閥等器件為工程實物，將其合理配置、優化組合到該裝置上，即符合了工程系統的實際構成，又體現了系統的流程，便于操作訓練和系統認知。
[0020]最后，應當指出，以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效結構，但都將落入本實用新型的權利要求可限定的范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于教學與科研的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于: 該裝置由壓縮機制冷系統、冷卻塔冷卻水系統、水箱水制熱系統及控制系統四部分組成； 所述的壓縮機制冷系統主要由壓縮機(I)、第一壓力變送器(25-1)、第二壓力變送器(25-2)、氣油分離器(2)、冷凝器(3)、視液鏡(5)、儲液罐(4)、干燥過濾器(6)、溫度傳感器(16)、量熱器(27)、第三差壓變送器(25-3)、膨脹閥(7)、蒸發器(10)和連接式手閥(21)組成； 所述的冷卻塔冷卻系統由冷卻塔(11)、第一水流開關(24-1)、第一循環水泵(12-1)、第一電動調節閥(13-1)、第一電磁流量計(14-1)、板式換熱器(26)、溫度傳感器(16)、第一溫濕度傳感器(20-1)、第二溫濕度傳感器(20-2)、第一風速傳感器(19-1)、冷凝器(3)、第一差壓變送器(25-4 )和閘門(22 )組成； 所述的水箱水系統主要由水箱(9)、第二水流開關(24-2)、第二循環水泵(12-2)、板式換熱器(26)、蒸發器(10)、風機盤管(8)、溫度傳感器(16)、第三溫濕度傳感器(20-3)、第四溫濕度傳感器(20-4)、第二風速傳感器(19-2)、第二電動調節閥(13-2)、第二電磁流量計(14-2)、第二差壓變送器(25-5)和閘門(22)組成，可通過調節第二電動調節閥(13_2)的開度控制水箱水的流量，實現風機盤管的風速控制； 所述的控制系統實現系統的自動化控制和/或手動控制； 所述的各部件通過閥門與管道的連接組成熱工學綜合實驗裝置； 所述的冷卻塔、儲水箱、風機盤管、第二循環水泵安裝在不銹鋼框架上，所述的冷凝器、蒸發器、壓縮機、第一循環水泵安裝在不銹鋼框架底板上，所述的第一水流開關、第一電動調節閥、第一電磁流量計安裝在第一循環水泵的出水管道上，所述的第二水流開關、第二電動調節閥、第二電磁流量計裝在第二循環水泵的出水管道上，所述的油分離器、儲液罐、干燥過濾器、手動節流閥安裝在壓縮機的排氣管道上，所述的第一壓力變送器、第二壓力變送器是用來測量壓縮機排氣和吸氣壓力，所述的第一風速傳感器是用來測量冷卻塔進口風速，所述的第二風速傳感器是用來測量風機盤管進口風速，所述的第一溫濕度變送器和第二溫濕度變送器是用來測量冷卻塔進出口溫濕度，所述的第三溫濕度變送器和第四溫濕度變送器是用來測量風機盤管進出口溫濕度，所述的第三差壓變送器是用來測量蒸發器兩端的差壓降。
2.根據權利要求1所述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述的膨脹閥采用可調式熱力膨脹閥，通過手動和感溫元件的自動調節共同作用來改變系統中制冷劑的流量。
3.根據權利要求1所述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述管道采用PPR管或銅管。
4.根據權利要求1所述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述的溫度傳感器(16)值的大小來控制水箱(9)和量熱器(27)的溫度。
5.根據權利要求1所述的熱工學綜合實驗裝置，其特征在于:所述的控制系統包括控制柜(23)及安裝在控制柜(23)內的功率表、溫度控制儀表、功率控制器、漏電保護器、采集卡接口、采集卡、插線端子、開關電源、電流互感器、時間繼電器、交流接觸器、熱繼電器、信號轉換板、繼電器板、旋鈕開關、電源指示燈組成，通過控制模式的切換可實現系統的部分自動化控制和手動控制功能。
【文檔編號】G09B23/16GK204029227SQ201420116584
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】黃華圣, 李小麗, 盧東彪, 宋曉陽 申請人:浙江天煌科技實業有限公司