基本信息
- 項目名稱：
- 基于流量控制的太陽能熱利用恒溫控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 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)，實現(xiàn)太陽能熱利用的中低溫段恒溫控制。通過熱電阻采集系統(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，達到溫度自動恒溫控制。 這在技術實現(xiàn)上不同于現(xiàn)有技術，其實現(xiàn)了太陽能熱利用的中低溫段恒定控制，且恒溫精確度高，填補了太陽能熱利用中低溫段恒溫可控的空白，為太陽能的利用提供了一個新的市場。
- 詳細介紹：
- 本作品的目的在于提供一種太陽能熱利用的中低溫段恒溫控制裝置。該裝置能夠利用太陽能供熱，基于流體流量控制，實現(xiàn)太陽能熱利用的恒溫控制。同時設計太陽能、電能兩套供熱系統(tǒng)，在太陽能充足時充分利用太陽能供熱，降低能耗，太陽能不充足時，可自動輔以電熱系統(tǒng)，保證全天候的恒溫使用需要。 為了實現(xiàn)上述任務，本作品采用以下技術措施：該太陽能熱利用恒溫控制裝置，由集熱、儲熱、恒溫控制、雙向供能自動切換電路和恒溫工作室五個部分組成。集熱部分包括：平面組聚光拋物面、錐式鍋爐、機械閥、支撐管、旋轉軸承、千斤頂、平板支架，是以旋轉軸承、千斤頂和平板支架組成的跟蹤支架為基座的分體。儲熱部分有：外箱體、隔熱層（石棉）、儲熱箱體、出口閥、注油口、進口閥、儲熱介質（鵝卵石和高溫導熱油）、導熱介質（高溫導熱油）組成儲熱分體，另外儲熱箱體內(nèi)加裝有一個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。雙向供能自動切換電路由：單片機、固態(tài)繼電器、A/D轉換器、電線及軟電纜組成可實現(xiàn)電能、太陽能自動切換的恒溫控制分體。恒溫工作室包括：外殼、保溫層、內(nèi)殼、鼓風扇、熱交換器，同時加裝一個用于采集工作室內(nèi)溫度信號的溫度傳感器（Pt100）。另外，錐式鍋爐，儲能箱和熱交換之間通過硅管連接構成高溫導熱油的循環(huán)回路。在以上五個部分中，恒溫控制部分是本裝置的核心部分，是實現(xiàn)太陽能熱利用中低溫段恒溫控制效果的主體部分；集熱裝置是太陽能供能系統(tǒng)的集熱源，實現(xiàn)將太陽能轉換為熱能，從而加以利用；儲熱裝置是導熱介質傳導的中轉站，也是太陽能供應充足時熱能儲存的主要場所；雙向供能自動切換電路可根據(jù)太陽能供熱情況，自動切換功能系統(tǒng)，達到降低能耗，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
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 【設計理念】 設計本作品，旨在實現(xiàn)太陽能熱利用的中低溫段恒溫控制技術，并將太陽能的熱利用推廣至中低溫段恒溫控制領域。 【基本思路】 （1）基于流體流量控制，實現(xiàn)太陽能熱利用恒溫控制。將太陽能供熱系統(tǒng)的溫度變化量，經(jīng)系統(tǒng)PID參數(shù)，調(diào)節(jié)熱交換器工質流量，實現(xiàn)太陽能供熱系統(tǒng)的自動恒溫控制技術。 （2）以“太陽能電能恒溫干燥箱”為試驗裝置。設計太陽能、電能兩套供熱系統(tǒng)，將太陽能應用于中低溫恒溫控制領域。 【特色創(chuàng)新】 （1）對太陽能供熱系統(tǒng)實現(xiàn)自動恒溫控制 （2）將太陽能應用于中低溫恒溫控制領域 （3）電能自動輔助太陽能“太陽能電能恒溫干燥箱”既能充分利用太陽能供熱，降低能耗，又能保證干燥箱的全天候使用。 【技術關鍵】 利用熱油泵，將貯能箱中熱工質輸入干燥箱內(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，進而調(diào)節(jié)熱交換器的熱交換量，使太陽能供熱系統(tǒng)實現(xiàn)自動恒溫控制。 【技術參數(shù)】（以太陽能電能恒溫干燥箱為例） 太陽能供熱系統(tǒng)技術參數(shù)： 控溫范圍：（Rt+10） ℃--150 ℃ ； 溫度分辨率：0.1 ℃ ；恒溫波動度：±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；儲熱箱容積：13 L；介質總量：16 L ；介質最高工作溫度：320 ℃；運行壓力：熱液循環(huán)系統(tǒng)為開放系統(tǒng)。
科學性、先進性
- 國內(nèi)外現(xiàn)有的恒溫控制技術在電熱方面主要依靠溫控儀直接實現(xiàn)，但其應用局限于以電能為供能形式。而在流體熱傳導供熱方面主要依靠電動調(diào)節(jié)閥或自力式調(diào)節(jié)閥實現(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。本作品設計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，達到溫度自動恒溫控制，這在技術實現(xiàn)上是不同于現(xiàn)有技術的。同時，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用提供了極大優(yōu)勢。另外，本作品實現(xiàn)了對太陽能供熱系統(tǒng)的自動恒溫控制，以此為基礎設計制作的“太陽能電能恒溫干燥箱”成功地將太陽能應用于中低溫恒溫控制領域，而在太陽能熱利用方面，中低溫段自動恒溫控制技術尚屬空白，太陽能的熱利用在中低溫恒溫控制領域也尚未得到普遍推廣。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.本作品在2010年12月由XX省教育廳主辦，XXXX大學承辦的XX省高等學?！笆讓么髮W生物理實驗創(chuàng)新設計大賽”中榮獲一等獎； 2.在2011年4月由XXXX大學校團委舉辦的XXXX大學第九屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技中榮獲一等獎； 3.在2011年6月XX省第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技中榮獲二等獎。
作品所處階段
- 成品階段。
技術轉讓方式
- 專利許可轉讓。
作品可展示的形式
- 實物展示。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 【使用說明】本作品的使用操作主要是溫控儀的操作，溫控儀操作說明見附件——附件四。 【優(yōu)勢特點】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，實現(xiàn)了太陽能熱利用的中低溫段恒定控制，為太陽能的利用提供了一個新的市場。本作品的推廣應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。它屬于開發(fā)新能源，發(fā)展低碳經(jīng)濟的一種新形式。 【適用范圍】可應用于太陽能熱利用中低溫段恒溫控制領域，應用該恒溫控制系統(tǒng)設計的“太陽能電能恒溫干燥箱”適用于高等院校或科研機構實驗室、工藝裝備、醫(yī)藥、化工、電子、機械、食品乃至農(nóng)副產(chǎn)品加工等領域。 【推廣前景】對于熱利用的中低溫恒溫控制均可借助該系統(tǒng)實現(xiàn)，這是太陽能熱利用中溫度恒溫控制技術的一個新的突破。倘若將本作品向全國，特別是XX、XX、XX、XX和XX等太陽能豐富地區(qū)進行推廣，較之太陽能資源并不豐富的XX地區(qū)而言將取得更顯著的節(jié)能效益和經(jīng)濟效益，其推廣在能源利用方面也是符合科學發(fā)展之要求的。
同類課題研究水平概述
- 資料顯示，國內(nèi)外現(xiàn)有的恒溫控制技術在電熱方面主要依靠溫控儀（單片機）系統(tǒng)PID控制加熱電阻直接實現(xiàn)，在流體熱傳導供熱方面主要依靠電動調(diào)節(jié)閥或自力式調(diào)節(jié)閥實現(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，在太陽能熱利用方面，中低溫段精確恒溫控制技術尚屬空白，太陽能的熱利用在中低溫恒溫控制領域也尚未得到普遍推廣。 本作品設計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，達到溫度自動恒溫控制，在技術實現(xiàn)上是不同于現(xiàn)有技術的。 同時，以恒溫干燥箱為試驗裝置，設計制作的“太陽能電能恒溫干燥箱”，成功實現(xiàn)了太陽能熱利用的中低溫恒溫可控。
