Способ работы термостатирующего устройства

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

« ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3817043/23-06 (22) 27.11.84 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (71) Институт технической теплофизики

АН УССР (72) С. О. Филин, Н. С. Кирпач и Б. Д. Бирук (53) 621.56 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 892184, кл. F 28 D 19/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 425025, кл. F 25 D 7/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1229533, кл. F 28 D 19/02, 18.07.84. (54) (57) СПОСОБ РАБОТЫ ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА путем цирку„„SU„„1255828 А 1 (51) 4 F25В 19/04, F24 Н7 04 F25BÇ/00 ляции по замкнутому контуру теплоносителя, содержащего теплоаккумулирующую насадку из плавящегося вещества, отвода тепла от термостатируемого объекта к теплоносителю и последующего его охлаждения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона температур термостатирования при постоянной холодопроизводительности, измеряют температуру в термостатируемом объекте и при отклонении ее от заданного значения в контур вводят другую теплоаккумулирующую насадку с требуемой температурой плавления, а насадки, выведенные из контура, охлаждают одновременно с теплоносителем.

1255828

Из«брс Ik IIH" «1 носHTCkI K XOflO. IH;!Ii!IOÉ

Toхнике, а имс нио к способам работы термоста сир у ю щих устройств, использую щи х в качестве рабочего тела жидкие теплоиосители и плавящиеся вещества, и может быть использовано в системах управления температурой различных объектов, в том ч11сле .гсиловыделяющих спаев термоэлектрических батарей, элементов радиоэлектронной аппаратуры, потоков жидкостей или газов преимущественно в диапазоне от --30 до +100 С.

Гжель изобретения — расширение диапазона температур термостатирования Hpè !

IOCTOHHHOH XOJIOlIOIIP0H3BO IHTeJlbHOOTH.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема термостатирующего устройства; при работе которого реализуется предлагаемый способ; на фиг. 2 — — распределитель насадки, разрез; на фиг. 3 — - кривые изменения теилоаккумулирующих свойств теплоносителя в зависимости от температуры.

Термостатирующее устройство содержит контур 1 циркуляции теплоносителя, насос 2 шламовый или электромагнит11ый, теилообменник 3, в котором размещен объект статирования, распределитель 4, коллектор 5 и бункеры 6 хранения с теилообменными поверхностями 7. Схема управления контуром содержит датчик 8 температуры объекта статирования и датчик 9 заполнения бункера, подключенный вместе с датчиком 8 к входу блока 10 управления исполнительными органами 11, управляющими работой расирсделителя 4 и вентилей 12. Теилоизоляция контура условно ие показана.

Распределитель содержит цилиндрическийй корпус 13 с рядом радиально рас11оложеииых в нем выпускных отверстий 14, соединенных трубопроводами с соответству1«щими бункерами 6. Г1о оси корпуса на валу 15 установлен сетчатый барабан !6, соединенный с валом спицами 17. Ьарабан имеет отверстие или прорезь, совмещаемое с одним из отверстий 14. На торцовой поверхности корпуса имеется входное отверстие 18, через которое смесь теилоноситель— насадка подается во внутренний объем барабана.

Кривые 19 — 22 (фиг. 3) изображают зависимости теплоемкости С и тепловой нагрузки д от температуры для теплоносителя без насадки, для смеси теилоиосительнасадка при одной температуре плавления наиолнителя насадки, для смеси с той же концентрацией насадки в единице объема, но с различными температурами плавления и для смеси с заменяемой насадкой соответственно.

Объектом термостатирования может быть, например, термоэлектрическая батарея, управляющая температурой приемника излучения. Управление температурным режимом с помощью термобатареи основано на изменении величины тока питания термобатареи, пропорционально которой изменяется темис50

55 с .l

1О

l5

paI.ypa ee холодных спаев. При этом горячие сиаи должны термостатироваться на заданном уровне температуры с возможностью регулирования этого уровня и холодопроизводительности термостата, поскольку тепловыде..ение термобатареи зависит от тока питания. Диапазон изменения уровня от

10 до +15 С.

В качестве теплоносителя термостатирующего устройства в этом случае используется антифриз, например водный раствор этилового спирта с диапазоном рабочих температур до — 15 C. В качестве насадки используется насадка в виде металлических полых шаров, заполненных веществами с соответствующими температурами плавления. В качестве наполнителя могут быть применены глицерин, этиленгликоль, муравьиная и уксусная кислоты и водные растворы на их основе. Для диапазона статирования в пределах --10--15 С источником

xoлода может служить компрессионная холодильная машина, заправленная хладагентом фреон-12 с температурой его кипения в испарителе — 15 С.

Термостатирующее устройство работает следующим образом.

Гlри подготовке у стройства к работе производят селекцию насадки по температурам плавления наполнителя. Количество партий принимают в зависимости от требуемой точности поддержания температуры горячих спаев термобатареи либо нага дискретного ряда температур и от величины диапазона термостатирования. Например, требуется изменять температуру сиаев дискретно с шагом 5 С. Следовательно, необходимо иметь как минимум I!ять партий насадок А, В, С, В, Е с температурами плавления соответственно О, — 5, О, +5 и +!О С. При этом принимают, что максимал ьну ю температуру + 15 C термостат обеспечивает без использования насадки.

11ри селекции насадки в одну партию попадают гранулы, температура плавления наполнителя которых лежит не выше заданной, Так, в партию А попадают гранулы, плавящиеся при температуре от — -10 до — 15 С, в партию  — — от — 5 до — 10 С и т. д.

Для облегчения селекции гранулы (шары) могут быть по-разному окрашены еше в процессе их изготовления или помечены другим образом.

Партии насадки размеща1от в соответствующих бункерах 6 хранения и после заправки контура 1, включая бункеры, теплоносителем контур герметизируют. Вентили 12 находятся в закрытом положении, положение распределителя 4 произвольное. Включают холодильную машину и охлаждают теплообменники 7 вместе с бункерами 6 и находящейся там насадкой. С учетом потерь холода в окружающую среду и терловых сопротивлений элементов вся насадка приобретает температуру на 2--3 выше

1255828 температуры испарения хладагента. В таком состоянии термостат подготовлен к работе.

Затем включают насос 2 и прока !ивают теплоноситель по контуру 1 через теплообменник 3 и бункеры 6 с насадкой. К.!а!!ан вентилей 12 выполнен сетчатым, так что в закрытом положении он пропускает только жидкий теплоноситель, а в открытом — теплоноситель с насадкой. Включают термобатарею. Тепло, выделяющееся на ее горячих спаях, подводят к теплоносителю, в результате чего теплоноситель нагревается в теплообменнике 3. Далее теплоноситель через распределитель 4 транспортируют одновременно через все бункеры, гидра влически включенные параллельно. В бункерах осуществляют теплообмен между теплоносителем и охлажденными насадками и корпусами бункера. В итоге теплоносите„!ь охляж,!аеп ся до исходной температуры от — 12;;o --13"С и вновь с помощью насоса его подают на охлаждение термобатареи в теплообмепник 3.

Тем самым циркуляцию теплоносите.!я осуществляют непрерывно. В данном режиме работы термостат обеспечивает статирова— ние спаев термобатареи при минимальном ее тепловыделении или при наивысшей температуре (+15 С) рассматриваемого диапазона. Этот режим a»aпогичен работе известных проточных термостатов.

При возрастании тепловыделения (выше установленного значения) по сигналу датчика 8 теплового состояния обьекта (температуры, теплового потока и т. и.) производят поворот барабана 16 распределителя 4 и соединение входного отверстия 18 с одной из выходных линий бункеров 6 посредством совмещения отверстия в барабане и соответствующего выпускного отверстия 14.

Одновременно в той же линии открывают вентиль 12. Насадка под действием собственного веса и увлекаемая потоком теплоносителя втягивается в контур через коллектор 5.

Далее в термостате осуществляют следующие процессы. Тепло от горячих спаев термобатареи подводят к смеси теплоноситель †насад. Нагрев смеси происходит до температуры плавления наполнителя, после чего процесс плавления идет при по5

1О

40 стоянной температуре. Это означает, что пока наполнитель всей насадки, находящейся в зоне теплообмена, не расплавится, дагп нейшего повышения температуры спаев нет, т. е. таким образом осуществляют термостатирование при температуре плавления. Увлекая теплоносителем, насадку транспортируют по контуру, причем скорость ее перемещения такова, что ее полное плавление и последующий нагрев возможны только уже за теплообменником 3 на участке контура, примыкающем к распределителю 4.

Затем смесь пропускают через распределитель 4, свободный бункер 6, коллектор 5 и снова транспортируют по контуру 1. С помощью сетчатого барабана распределителя поток теплоносителя распределяют и пропускают через все бункеры, где он обменивается теплом с неподвижными партиями насадки. Циркулирующую насадку при этом охлаждают путем контакта смеси со стенками пустого бункера своей линии. Однако этого может оказаться недостаточно для зозвращения наполнителя в исходное кристаллическое состояние. Поэтому завершают процесс кристаллизации в коллекторе, где производят смещение охлажденного теплоносителя из всех линий со смесью, идущей через свободный бункер.

Изменение режима работы термобатареи влечет необходимость изменить температур ру статирования. HH изменение тепловых условий на спаях реагирует датчик 8 и сигнал на входе блока 10 изменяется. С учетом этого с помощью схемы управления закрывают вентиль 12 в транзитной линии. Дальнейшее движение насадки блокируется сетчатым клапаном вентиля и она накапливается в бункере. Пока вся насадка не соберется в бункере выпуска новой насадки не допускают, чтобы исключить смешивание различных партий насадок. О полном заполнении бункера сигнализирует датчик 9 соответствующего бункера. Используют, например, известный датчик контактного тина.

Далее производят поворот барабана распределителя и открытие вентиля 12 в той линии, где температура плавления наполнителя насадки соответствует новым условиям.

1255828

/б

7;4 ТВ ТС Тю

Фиг. л

7к

Редактор H. Бобкова

Заказ 4806/38

Составитель В. Добротворцев

Техред И. Верес Корректор И. Муска

Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4