一種回水量可控的冷卻水箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種回水量可控的冷卻水箱，包括盛冷卻水的箱體，箱體內豎直設有第一隔板和第二隔板將箱體分隔成第一箱體、第二箱體和第三箱體，第一箱體中安裝有第一加熱裝置，底部安裝有泄流管，頂部安裝有回水管和補水管，回水管上設有附加排水管和第四調節閥，第二箱體中安裝有第二加熱裝置，第三箱體中安裝有第三加熱裝置，第三箱體側壁的上部安裝有溢流管，下部安裝有供水管道，泄流管和溢流管均與排水管連接，第一箱體與第二箱體底部相通，第二箱體與第三箱體頂部相通。本實用新型相比傳統的冷卻水箱減少了壓縮機，節省了空間。而且可以調小第四調節閥的開度以控制通過回水管返回箱體的溫度較高的換熱后冷卻水的流量。
【專利說明】—種回水量可控的冷卻水箱
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及控制領域，尤其涉及一種用于電廠尾部煙氣換熱實驗中的回水量可控的冷卻水箱。
【背景技術】
[0002]冷卻水箱屬于工業領域和科研領域常用的儀器設備，在一些需要精確控制冷卻過程參數的場合，如激光器的腔體冷卻或者某些科學實驗中，常常需要向冷卻管中通入溫度恒定的冷卻水。
[0003]常用的冷卻水箱一般具有兩個特點:一、冷卻水一般循環利用，需要對冷卻水進行降溫，降溫的方法往往是使用冷卻裝置，如壓縮機冷卻或換熱器散熱冷卻，然而，這些冷卻裝置一般體積比較大，使用額外的冷卻裝置使得本來就需要占用很大空間的水箱更加笨重，非常不適合于在空間狹小的場所使用；二、在需要對冷卻水進行精確控溫的場合，通常采用的是自動控制中的閉環控制方法，這一方面需要增加電路設計和控制操作的復雜度，另一方面由于環境變化，需要實時地調整的各種設定參數以保證控溫的精確性。
[0004]圖1所示為現有技術中的冷卻水箱，該冷卻水箱使用鼓風機和抽氣機配合對冷卻水進行冷卻，該冷卻水箱需要額外的鼓風裝置和抽氣裝置，增大了冷卻水箱的體積，同時不具備精確控制冷卻水溫度的功能。
[0005]目前，在研究鍋爐尾部煙氣的換熱特性和腐蝕特性的實驗中，為了研究換熱器壁溫對換熱器換熱性能的影響，需要通過精確控制冷卻水的溫度來控制換熱器壁溫。在該實驗中，由于鍋爐尾部煙氣成分復雜、溫度高，實驗室搭建模擬實驗臺困難，所以實驗主要在電廠的實際運行環境中完成，實驗條件受到很多限制。比如電廠的布局一般非常緊湊，操作空間狹小，常規的帶有壓縮機的冷卻水箱不適用于這種工作場合；另一方面電廠實驗條件簡陋，環境嘈雜，實驗人員希望能夠使用盡量簡單的控制器完成實驗。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是克服上述問題，提供一種回水量可控的冷卻水箱，根據實驗需要，針對電廠的特殊環境，適用于在電廠使用的實驗用冷卻水箱。
[0007]本實用新型采用的技術方案:
[0008]一種回水量可控的冷卻水箱，包括盛冷卻水的箱體，箱體內豎直設有第一隔板和第二隔板將箱體分隔成第一箱體、第二箱體和第三箱體，第一箱體中安裝有第一加熱裝置，底部安裝有泄流管，頂部安裝有回水管和補水管，回水管上設有附加排水管和第四調節閥，第二箱體中安裝有第二加熱裝置，第三箱體中安裝有第三加熱裝置，第三箱體側壁的上部安裝有溢流管，下部安裝有供水管道，泄流管和溢流管均與排水管連接，第一箱體與第二箱體底部相通，第二箱體與第三箱體頂部相通。
[0009]所述的第一箱體的體積大于所述第二箱體的體積，具體地，第一箱體的體積是所述第二箱體的體積的兩倍。所述第一加熱裝置的功率大于所述第二加熱裝置的功率，第二加熱裝置的功率大于第三加熱裝置的功率，具體地，所述第一加熱裝置的功率為4KW，所述第二加熱裝置的功率為1KW，第三加熱裝置的功率為500W。
[0010]溢流管位于所述第二箱體的側壁上方位置并且其高度低于第二隔板的高度，從而使得冷卻水從第一箱體通過第二箱體向第三箱體單向的流動。
[0011]所述的第一隔板上安裝有測第二箱體內水溫的第一溫度傳感器，所述的第二隔板上安裝有測第三箱體內水溫的第二溫度傳感器，所述供水管道內部安裝有測供水水溫的第三溫度傳感器所述的供水管道上安裝有第一調節閥和水栗，所述補水管上安裝有第二調節閥，所述泄流管上安裝有第三調節閥。各溫度傳感器及加熱裝置與控制器連接，受控制器控制。
[0012]控制器包括電源、與所述第一溫度傳感器相連的第一溫控儀，與所述第二溫度傳感器相連的第二溫控儀，與所述第三溫度傳感器相連的第三溫控儀，所述第一溫控儀通過第一繼電器控制所述第一加熱裝置的工作，所述第二溫控儀通過第二繼電器控制所述第二加熱裝置工作，第三溫控儀通過第三繼電器控制所述第三加熱裝置工作。
[0013]供水管道通過水栗向外供水。
[0014]本實用新型解決了水箱應用在夏季高溫環境中時(如環境溫度達到35°C以上，此時作為補給水的電廠常溫工業用水的水溫一般在將近30°C)，要想將冷卻水的溫度控制在35°C以下，需要將第二調節閥的開度開的非常大，以增大常溫水的補給量，而同時，由于電廠布置需要，排水管往往非常長，阻力很大，可能會因為排水不及時造成水箱溢水，使得水箱無法正常工作的問題。在回水管上增加了第四調節閥，并在第四調節閥之前的管道上引出附加排水管，當需要將冷卻水的溫度控制在較低溫度時，可以調小第四調節閥的開度以控制通過回水管返回箱體的溫度較高的換熱后冷卻水的流量。
[0015]本實用新型與現有技術相比具有的有益效果:
[0016]I)本實用新型涉及的電廠換熱實驗中，所需冷卻水的溫度范圍為35°C -80°C，針對這一控溫范圍，本實用新型充分利用了電廠工業水源豐富的特點，直接使用注入常溫水的方法對循環冷卻水進行冷卻，相比傳統的冷卻水箱減少了壓縮機，節省了空間，適合于在電廠進行現場實驗使用。
[0017]2)本實用新型將水箱設計為三箱體結構，采用三級控溫設計，使用大功率加熱裝置在大箱體中粗調溫度，使用小功率加熱裝置在小箱體中對溫度進行微調，同時保證了控溫效率和控溫精度，無需復雜的控制方法即可以實現精確控溫，誤差達到0.5°C以內。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是現有的冷卻水箱示意圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例中控溫裝置的示意圖；
[0020]圖3是本實用新型實施例中控制器的示意圖。
[0021]其中，1.箱體，2.控制器，31.第一隔板，32.第二隔板，41.供水管道，42.回水管，43.補水管，44.排水管，45.附加排水管，441.泄流管，442.溢流管，51.第一加熱裝置，52.第二加熱裝置，53.第三加熱裝置，61.第一調節閥，62.第二調節閥，63.第三調節閥，64.第四調節閥，71.第一溫度傳感器，72.第二溫度傳感器，73.第三溫度傳感器，8.水栗，
11.第一箱體，12.第二箱體，13.第三箱體，21.電源，221.第一溫控儀，222.第二溫控儀， 223.第三溫控儀，231.第一繼電器，232.第二繼電器，233.第三繼電器。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例進一步說明。
[0023]實施例1
[0024]一種三級控溫冷卻水箱，包括盛冷卻水的箱體1，箱體I內豎直設有第一隔板31和第二隔板32將箱體分隔成第一箱體11、第二箱體12和第三箱體13，第一箱體11中安裝有第一加熱裝置51，底部安裝有泄流管441，頂部安裝有回水管42和補水管43，回水管上設有附加排水管45和第四調節閥64，第二箱體12中安裝有第二加熱裝置52，第三箱體13中安裝有第三加熱裝置53，第三箱體13側壁的上部安裝有溢流管442，下部安裝有供水管道41，泄流管441和溢流管442均與排水管44連接，第一箱體11與第二箱體12底部相通，第二箱體12與第三箱體13頂部相通。
[0025]第一箱體11的體積大于所述第二箱體12的體積，具體地，第一箱體11的體積是所述第二箱體12的體積的兩倍。第一加熱裝置的功率大于所述第二加熱裝置的功率，第二加熱裝置的功率大于第三加熱裝置的功率，具體地，所述第一加熱裝置的功率為4KW，所述第二加熱裝置的功率為1KW，所述第三加熱裝置的功率為500W。
[0026]溢流管442位于所述第二箱體的側壁上方位置并且其高度低于所述隔板32的高度，從而使得冷卻水從第一箱體通過第二箱體向第三箱體單向的流動。
[0027]供水管道41位于所述第二箱體側壁下方接近底部的位置，通過水栗8向外部供水。
[0028]第一隔板31靠近第一箱體11的一側的下部安裝有第一溫度傳感器71，用于測量第一箱體內的水溫，第二隔板32靠近第二箱體的一側的上部安裝有第二溫度傳感器72，用于測量第二箱體內的水溫，所述供水管道41內部安裝有第三溫度傳感器73。供水管道41上安裝有第一調節閥61和水栗8，所述補水管43上安裝有第二調節閥62，所述泄流管441上安裝有第三調節閥63。各溫度傳感器及加熱裝置與控制器連接，受控制器控制。
[0029]控制器包括電源21、與所述第一溫度傳感器71相連的第一溫控儀221，與所述第二溫度傳感器72相連的第二溫控儀222，與所述第三溫度傳感器73相連的第三溫控儀223，所述第一溫控儀221通過第一繼電器231控制所述第一加熱裝置51的工作，所述第二溫控儀222通過第二繼電器232控制所述第二加熱裝置52工作，第三溫控儀223通過第三繼電器232控制所述第三加熱裝置53工作。
[0030]本實施例中冷卻水箱用于鍋爐尾氣換熱實驗，向換熱管提供55°C的冷卻水。換熱管位于鍋爐空氣預熱器后的煙道中，此段煙道中煙氣溫度在110_140°C之間，通過測量例如進水溫度、出水溫度、冷卻水流量、觀察換熱管溫度等參數，探尋位于鍋爐尾氣中的換熱管的管壁溫度對換熱管換熱性能的影響。
[0031]水箱的工作過程如下:
[0032]加熱階段，關閉第三調節閥63、第一調節閥61和水栗8，通過補水管道向水箱中注滿水，將
[0033]第一溫控儀221、第二溫控儀222和第三溫控儀223的控制溫度設定為52°C，加熱第一箱體11、第二箱體12和第三箱體13中的冷卻水至52°C。[0034]工作階段，將第一溫控儀221的控制溫度設定為53°C，第二溫控儀222的控制溫度設定為54°C，第三溫控儀223的溫度設定在55°C，打開第一調節閥61和水栗8。通過調節第一調節閥61的開度控制冷卻水的進水流量，可以觀察不同換熱量下管壁的傳熱特性。通過改變第一溫控儀221、第二溫控儀222、第三溫控儀223的設定溫度以及補水管43的流量，可以控制恒溫水箱的水溫在40_80°C之間工作。
[0035]結束階段，首先關閉第二調節閥62，打開第三調節閥63排空第一箱體11中的水，待第二箱體12中的水被水栗8抽干后，關閉水栗8和第一調節閥61。
[0036]當需要將冷卻水的溫度控制在較低溫度時，可以調小第四調節閥64的開度以控制通過回水管42返回箱體的溫度較高的換熱后冷卻水的流量。通過增加第四調節閥64和附加排水管45，提供的冷卻水箱能夠在夏季高溫環境中提供30°C -90°C的冷卻水。因為鍋爐尾氣酸露點的溫度一般在70°C以上，水露點的溫度一般在30-40°C之間，因此，該水箱提供的冷卻水的溫度范圍使得本領域技術人員能夠對換熱管壁溫進行控制，觀察換熱管壁溫在這兩個露點溫度附近時換熱管的換熱特性。
【權利要求】
1.一種回水量可控的冷卻水箱，包括盛冷卻水的箱體和控制器，其特征是，箱體內豎直設有第一隔板和第二隔板將箱體分隔成第一箱體、第二箱體和第三箱體，第一箱體中安裝有第一加熱裝置，底部安裝有泄流管，頂部安裝有回水管和補水管，回水管上設有附加排水管和第四調節閥，第二箱體中安裝有第二加熱裝置，第三箱體中安裝有第三加熱裝置，第三箱體側壁的上部安裝有溢流管，下部安裝有供水管道，泄流管和溢流管均與排水管連接，第一箱體與第二箱體底部相通，第二箱體與第三箱體頂部相通。
2.根據權利要求1所述的一種回水量可控的冷卻水箱，其特征是，所述的第一隔板上安裝有測第二箱體內水溫的第一溫度傳感器，所述的第二隔板上安裝有測第三箱體內水溫的第二溫度傳感器，所述供水管道內部安裝有測供水水溫的第三溫度傳感器，所述的供水管道上安裝有第一調節閥和水栗，所述補水管上安裝有第二調節閥，所述泄流管上安裝有第三調節閥，各溫度傳感器及加熱裝置與控制器連接。
3.根據權利要求2所述的一種回水量可控的冷卻水箱，其特征是，控制器包括電源、與第一溫度傳感器相連的第一溫控儀，與第二溫度傳感器相連的第二溫控儀，與第三溫度傳感器相連的第三溫控儀，第一溫控儀通過第一繼電器控制第一加熱裝置，第二溫控儀通過第二繼電器控制第二加熱裝置，第三溫控儀通過第三繼電器控制所述第三加熱裝置工作。
4.根據權利要求1所述的一種回水量可控的冷卻水箱，其特征是，所述的第一箱體的體積大于所述第二箱體的體積。
5.根據權利要求1所述的一種回水量可控的冷卻水箱，其特征是，所述第一加熱裝置的功率大于所述第二加熱裝置的功率。
【文檔編號】F24H9/20GK203605447SQ201320844498
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】馬磊, 孫奉仲, 高明, 趙元賓 申請人:山東大學