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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于流量控制的太陽(yáng)能熱利用恒溫控制系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品借助由溫控儀、變頻器和循環(huán)泵等組成的，基于流體流量控制的恒溫控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱利用的中低溫段恒溫控制。通過(guò)熱電阻采集系統(tǒng)溫度的變化量，經(jīng)系統(tǒng)PID參數(shù)控制熱油泵，調(diào)節(jié)熱交換器的熱交換量，達(dá)到溫度自動(dòng)恒溫控制。 這在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上不同于現(xiàn)有技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱利用的中低溫段恒定控制，且恒溫精確度高，填補(bǔ)了太陽(yáng)能熱利用中低溫段恒溫可控的空白，為太陽(yáng)能的利用提供了一個(gè)新的市場(chǎng)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品的目的在于提供一種太陽(yáng)能熱利用的中低溫段恒溫控制裝置。該裝置能夠利用太陽(yáng)能供熱，基于流體流量控制，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱利用的恒溫控制。同時(shí)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能、電能兩套供熱系統(tǒng)，在太陽(yáng)能充足時(shí)充分利用太陽(yáng)能供熱，降低能耗，太陽(yáng)能不充足時(shí)，可自動(dòng)輔以電熱系統(tǒng)，保證全天候的恒溫使用需要。 為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本作品采用以下技術(shù)措施：該太陽(yáng)能熱利用恒溫控制裝置，由集熱、儲(chǔ)熱、恒溫控制、雙向供能自動(dòng)切換電路和恒溫工作室五個(gè)部分組成。集熱部分包括：平面組聚光拋物面、錐式鍋爐、機(jī)械閥、支撐管、旋轉(zhuǎn)軸承、千斤頂、平板支架，是以旋轉(zhuǎn)軸承、千斤頂和平板支架組成的跟蹤支架為基座的分體。儲(chǔ)熱部分有：外箱體、隔熱層（石棉）、儲(chǔ)熱箱體、出口閥、注油口、進(jìn)口閥、儲(chǔ)熱介質(zhì)（鵝卵石和高溫導(dǎo)熱油）、導(dǎo)熱介質(zhì)（高溫導(dǎo)熱油）組成儲(chǔ)熱分體，另外儲(chǔ)熱箱體內(nèi)加裝有一個(gè)用于采集油溫的溫度傳感器（Pt100）。恒溫控制部分包括：溫控儀、變頻器、熱油泵、溫度傳感器。雙向供能自動(dòng)切換電路由：?jiǎn)纹瑱C(jī)、固態(tài)繼電器、A/D轉(zhuǎn)換器、電線(xiàn)及軟電纜組成可實(shí)現(xiàn)電能、太陽(yáng)能自動(dòng)切換的恒溫控制分體。恒溫工作室包括：外殼、保溫層、內(nèi)殼、鼓風(fēng)扇、熱交換器，同時(shí)加裝一個(gè)用于采集工作室內(nèi)溫度信號(hào)的溫度傳感器（Pt100）。另外，錐式鍋爐，儲(chǔ)能箱和熱交換之間通過(guò)硅管連接構(gòu)成高溫導(dǎo)熱油的循環(huán)回路。在以上五個(gè)部分中，恒溫控制部分是本裝置的核心部分，是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱利用中低溫段恒溫控制效果的主體部分；集熱裝置是太陽(yáng)能供能系統(tǒng)的集熱源，實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，從而加以利用；儲(chǔ)熱裝置是導(dǎo)熱介質(zhì)傳導(dǎo)的中轉(zhuǎn)站，也是太陽(yáng)能供應(yīng)充足時(shí)熱能儲(chǔ)存的主要場(chǎng)所；雙向供能自動(dòng)切換電路可根據(jù)太陽(yáng)能供熱情況，自動(dòng)切換功能系統(tǒng)，達(dá)到降低能耗，保證全天候恒溫使用需要的效果；恒溫工作室提供恒溫使用環(huán)境。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 【設(shè)計(jì)理念】 設(shè)計(jì)本作品，旨在實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱利用的中低溫段恒溫控制技術(shù)，并將太陽(yáng)能的熱利用推廣至中低溫段恒溫控制領(lǐng)域。 【基本思路】 （1）基于流體流量控制，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱利用恒溫控制。將太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的溫度變化量，經(jīng)系統(tǒng)PID參數(shù)，調(diào)節(jié)熱交換器工質(zhì)流量，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的自動(dòng)恒溫控制技術(shù)。 （2）以“太陽(yáng)能電能恒溫干燥箱”為試驗(yàn)裝置。設(shè)計(jì)太陽(yáng)能、電能兩套供熱系統(tǒng)，將太陽(yáng)能應(yīng)用于中低溫恒溫控制領(lǐng)域。 【特色創(chuàng)新】 （1）對(duì)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒溫控制 （2）將太陽(yáng)能應(yīng)用于中低溫恒溫控制領(lǐng)域 （3）電能自動(dòng)輔助太陽(yáng)能“太陽(yáng)能電能恒溫干燥箱”既能充分利用太陽(yáng)能供熱，降低能耗，又能保證干燥箱的全天候使用。 【技術(shù)關(guān)鍵】 利用熱油泵，將貯能箱中熱工質(zhì)輸入干燥箱內(nèi)的熱交換器中，由傳感器采集干燥箱內(nèi)的溫度變化量，經(jīng)溫控儀輸出PID參數(shù)控制變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)熱油泵的輸出流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)熱交換器的熱交換量，使太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒溫控制。 【技術(shù)參數(shù)】（以太陽(yáng)能電能恒溫干燥箱為例） 太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)： 控溫范圍：（Rt+10） ℃--150 ℃ ； 溫度分辨率：0.1 ℃ ；恒溫波動(dòng)度：±0.5 ℃ ；集熱面積：2㎡；日均輻射量：22.34—27.94MJ；日產(chǎn)熱油量：150 ℃熱油50 L； 循環(huán)泵最大功率：120 W；鍋爐容積：3.5 L；儲(chǔ)熱箱容積：13 L；介質(zhì)總量：16 L ；介質(zhì)最高工作溫度：320 ℃；運(yùn)行壓力：熱液循環(huán)系統(tǒng)為開(kāi)放系統(tǒng)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的恒溫控制技術(shù)在電熱方面主要依靠溫控儀直接實(shí)現(xiàn)，但其應(yīng)用局限于以電能為供能形式。而在流體熱傳導(dǎo)供熱方面主要依靠電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或自力式調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)，但其成本較高，且自力式調(diào)節(jié)閥在恒溫精確度上有一定局限性。本作品設(shè)計(jì)了基于流體流量控制的恒溫控制系統(tǒng)，利用熱電偶采集系統(tǒng)溫度的變化量，經(jīng)系統(tǒng)PID參數(shù)控制熱油泵，調(diào)節(jié)熱交換器的熱交換量，達(dá)到溫度自動(dòng)恒溫控制，這在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上是不同于現(xiàn)有技術(shù)的。同時(shí)，本作品恒溫精確度高，較之自力式調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)成本低，這都為本作品的推廣應(yīng)用提供了極大優(yōu)勢(shì)。另外，本作品實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的自動(dòng)恒溫控制，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制作的“太陽(yáng)能電能恒溫干燥箱”成功地將太陽(yáng)能應(yīng)用于中低溫恒溫控制領(lǐng)域，而在太陽(yáng)能熱利用方面，中低溫段自動(dòng)恒溫控制技術(shù)尚屬空白，太陽(yáng)能的熱利用在中低溫恒溫控制領(lǐng)域也尚未得到普遍推廣。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.本作品在2010年12月由XX省教育廳主辦，XXXX大學(xué)承辦的XX省高等學(xué)?！笆讓么髮W(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”中榮獲一等獎(jiǎng)； 2.在2011年4月由XXXX大學(xué)校團(tuán)委舉辦的XXXX大學(xué)第九屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技中榮獲一等獎(jiǎng)； 3.在2011年6月XX省第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技中榮獲二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 成品階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專(zhuān)利許可轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 實(shí)物展示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 【使用說(shuō)明】本作品的使用操作主要是溫控儀的操作，溫控儀操作說(shuō)明見(jiàn)附件——附件四。 【優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)】本作品借助由溫控儀、調(diào)頻器和循環(huán)泵等組成的溫度控制系統(tǒng)，基于流體流量的控制，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱利用的中低溫段恒定控制，為太陽(yáng)能的利用提供了一個(gè)新的市場(chǎng)。本作品的推廣應(yīng)用在一定程度上減少了煤電等傳統(tǒng)能源的消耗和CO2、SO2等氣體的排放量。它屬于開(kāi)發(fā)新能源，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的一種新形式。 【適用范圍】可應(yīng)用于太陽(yáng)能熱利用中低溫段恒溫控制領(lǐng)域，應(yīng)用該恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“太陽(yáng)能電能恒溫干燥箱”適用于高等院?；蚩蒲袡C(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、工藝裝備、醫(yī)藥、化工、電子、機(jī)械、食品乃至農(nóng)副產(chǎn)品加工等領(lǐng)域。 【推廣前景】對(duì)于熱利用的中低溫恒溫控制均可借助該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這是太陽(yáng)能熱利用中溫度恒溫控制技術(shù)的一個(gè)新的突破。倘若將本作品向全國(guó)，特別是XX、XX、XX、XX和XX等太陽(yáng)能豐富地區(qū)進(jìn)行推廣，較之太陽(yáng)能資源并不豐富的XX地區(qū)而言將取得更顯著的節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益，其推廣在能源利用方面也是符合科學(xué)發(fā)展之要求的。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 資料顯示，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的恒溫控制技術(shù)在電熱方面主要依靠溫控儀（單片機(jī)）系統(tǒng)PID控制加熱電阻直接實(shí)現(xiàn)，在流體熱傳導(dǎo)供熱方面主要依靠電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或自力式調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)，但其成本較高，且自力式調(diào)節(jié)閥在恒溫精確度上有一定局限性。 另外，在太陽(yáng)能熱利用方面，中低溫段精確恒溫控制技術(shù)尚屬空白，太陽(yáng)能的熱利用在中低溫恒溫控制領(lǐng)域也尚未得到普遍推廣。 本作品設(shè)計(jì)了基于流體流量控制的恒溫控制系統(tǒng)，利用熱電偶采集系統(tǒng)溫度的變化量，經(jīng)系統(tǒng)PID參數(shù)控制循環(huán)泵，調(diào)節(jié)熱交換器的熱交換量，達(dá)到溫度自動(dòng)恒溫控制，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上是不同于現(xiàn)有技術(shù)的。 同時(shí)，以恒溫干燥箱為試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)制作的“太陽(yáng)能電能恒溫干燥箱”，成功實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱利用的中低溫恒溫可控。
