保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的方法及装置与流程

本发明涉及到一种流体温度控制方法及装置，尤其是指一种保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的方法及装置，通过该方法及装置可以实现宽流量变化时的流体温度恒定的问题；可以广泛应用于各种宽流量范围流体的恒温加热技术领域，属于流体恒温控制技术领域。

背景技术：

电子器件正常工作时都会发热，热量如不能及时散出，电子器件就无法保持其正常工作温度，电子器件的散热对器件的正常工作尤为重要。电子器件散热有风冷，水冷，浸泡冷却等多种方式，其中水冷散热由于其体积小，功率密度高，散热效果优异，以及安全、高效、环保和节能等优点在电力电子装置的冷却系统中得到了广泛的应用。

目前已有的流体电加热装置，包括电热管罐体加热、电磁式罐体搅拌加热和导热油加热，以上加热器不适合宽流量范围流体的恒温加热。市面上已有的流体加热装置的温控制方式主要有：一种是加热器功率恒定，通过调节流体的流量来控制温度，流量大加热的流体温度低，流量小时温度高。另一种是加热器加热的流量恒定，加热器功率较大，加热器功率可调，通过调节加热器的功率，来达到调节加热流体的温度。均不适合宽流量变化范围的流体恒温加热。

通过专利检索到一些关于流体恒温加热的专利，但并未发现与本发明相同的专利技术及控制方法，与本发明相关的专利主要有以下一些：

1、专利号为cn201320222948.2，发明名称为“液体恒温控制装置”，专利权人为上海东新冶金技术工程有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种通过改变不同温度的两种流体的混合比率的温度控制装置。先才用电加热水，再通过水与被加热液体进行换热。通过控制加热水的温度来实现被加热液体温度的恒定。包括测温和控温，测温时，当流体持续从输出管输出时，温度传感器通过探温头测得输出流体的温度，并将温度数据传输至控制器；控温时，控制器事先设定流体温度的上限值和下限值，控制器接收到温度传感器传输的流体温度数据后，将实测值和设定值做比较：若实测值高于设定值的上限值，控制器控制调节阀加大阀门开启量，增加从冷却水进水管向循环水管输送的冷却水水量，从而降低循环水的水温，经过循环水管和换热器的热交换，最终降低流体的温度；若实测值低于设定值的下限值，控制器控制调节阀减小阀门开启量，减少从冷却水进水管向循环水管输送的冷却水水量，从而提高循环水的水温，经过循环水管和换热器的热交换，最终提高流体的温度；若实测值在设定值的上限值和下限值之间，则维持调节阀的开启量不变。

2、专利申请号为cn201210280934.6，发明名称为“ptc加热器控制系统”，专利权人为“昆山联华印务有限公司”的发明专利，该专利公开了采用ptc发热元件对水体积不变的加热腔内水加到设定温度后通过ptc发热元件的交替工作保持水温恒定的控制系统，包括电源、开关电源、控制模块、驱动模块、水泵和包含若干组ptc发热元件的加热器，电源与开关电源相连接，开关电源分别与控制模块和驱动模块相连接，水泵和相互并联的若干组ptc发热元件分别并接于电源两端，控制模块和驱动模块能够相互传输数据，驱动模块能够控制水泵开启和关闭，驱动模块能够控制若干组ptc发热元件依次开启、错开关闭和交替轮流工作，加热器的加热腔体内设有若干个温度传感器，温度传感器与控制模块相连接，温度传感器能够传输数据给所述控制模块。

3、专利号为cn201480005672.x，发明名称为“多组分系统加热器”，专利权人为“瓦格纳喷涂技术有限公司”的发明专利，该专利公开了采用多组加热器模块单独对流入每组加热器模块的不同流体进行加热，不同流体加热后再进行混合。包括：多个加热器模块，每个加热器模块具有至少形成第一组分路径和第二组分路径的多个孔；以及至少一个加热元件容器，所述至少一个加热元件容器被配置为容纳用于加热所述第一组分路径和第二组分路径的加热元件。

4、专利号为jp1993291263，名称为“流体の恒温方法及びその装置”，申请人为“エスエムシー株式会社”的发明专利，该专利公开了一种“流体の温度変動を平滑化して高精度の恒温とする、流体の恒温方法及び恒温装置を提供する”，器装置结构为“第１温度センサ２３が算出した第１熱交換器１５を流れる流体の入口側の平均温度信号と、第２温度センサ２４が検出した上記熱交換器の出口側の流体温度信号とを温度コントローラ２１に入力し、該温度コントローラで駆動される制御回路２２が、平均温度信号を温度設定値として流体温度信号をｐｉｄ制御することにより、上記熱交換器を加熱及び冷却するサーモモジュール１７，・・の通電量と通電方向とを制御して、サーモモジュールの加熱と冷却を繰り返すことによって、上記流体の温度変動を平滑化して高精度の恒温流体とする”。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及到了流体的温度控制方法或装置，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，尚没有提出解决前面所述均不适合宽流量变化范围的流体恒温加热问题的办法，因此解决前面所述已有的流体电加热装置不适合宽流量变化范围的流体恒温的问题依然存在，所以仍有待进一步加以研究解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有流体电加热装置均不适合宽流量变化范围的流体恒温加热的问题，提出一种新的流体恒温加热方法及装置，该种流体恒温加热方法及装置可以适合宽流量变化范围的流体恒温加热，使流出流体加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间，到达保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温。

为了达到这一目的，本发明提供一种保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的方法，在流体加热装置的主进流管上安装流体入口检测传感器，同时在流体加热装置的主出流管出口安装流体出口检测传感器，并在导流板电加热器出口设置温度传感器；通过流体入口检测传感器获取进入主进流管流体的各种数据，并将这些数据传输给控制器，控制器事先设定流体加热温度的上限和下限，控制器接收流体入口检测传感器传输过来的数据后，将数据与设定值做比较，并根据比较确定开启电磁阀和导流板电加热器的组数；同时根据导流板电加热器出口温度传感器测得的导流板电加热器出口的流体温度数据，以及主出流管出口的流体出口检测传感器测得的主出流管出口流体数据，实时调整每组导流板电加热器的功率大小，使流出流体加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间，到达保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温。

进一步地，所述的在加热装置的主进流管上安装流体入口检测传感器是在流体加热装置中设置多组导流板与电加热器组件，多组导流板与电加热器组件并联布置、每组导流板与电加热器组件的进口与电磁阀连接，每组导流板电加热器的出口与手动球阀连接，电磁阀连接分流器，手动球阀连接集流器，分流器连接主进流管，集流器连接主出流管，主进流管上装有进口电磁阀、进口压力传感器和进口温度传感器。

进一步地，所述的同时在加热装置的主出流管出口安装流体出口检测传感器是在在主出流管出口位置安装出口温度传感器和出口压力传感器。

进一步地，所述的各导流板电加热器、电磁阀、进口电磁阀、进口压力传感器、进口温度传感器、出口温度传感器、出口压力传感器通过信号线与控制控制器连接，控制器通过控制开启不同数量的电磁阀满足系统流量变化要求，并通过控制导流板电加热器的发热功率实现对流出加热装置流体温度的恒温的控制。

进一步地，若实测主进流管中的流量增大时，控制器控制增加开启电磁阀和导流板电加热器数量同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口温度数据实时调整每组导流板电加热器的功率大小，使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间。

进一步地，若实测主进流管中的流量减少时，控制器控制减少开启电磁阀和导流板电加热器数量同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口流体温度数据实时调整每组导流板电加热器的功率大小，使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间。

进一步地，所述的导流板电加热加热器入口与电磁阀连接出口与手动球阀连接,当每组导流电加热器需要维护时只需关闭该组导流板电加热器前方的电磁阀阀和后方的手动球阀不影响加热装置的正常使用。

进一步地，所述的控制器选用plc控制或可编程控制器。

进一步地，所述的主进流管连接分流器；分流器连接电磁阀；电磁阀连接导流板电加热器；导流板电加热器连接手动球阀；手动球阀连接集流器；集流器连接主出流管；保证流体流经每个导流板电加热器的路径相同流阻一致。

一种保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的装置，包括导流板电加热器、主进流管和主出流管，导流板电加热器为两组以上的多组导流板电加热器，且多组导流板电加热器并联布置在流体加热装置内；每组导流板电加热器的入口分别设有入口流体数据监测系统，出口设有出口流体数据监测系统；入口流体数据监测系统和出口流体数据监测系统与流体加热装置控制器进行数据交换，并通过数据交换的结果控制流体加热装置导流板电加热器的开启组数，以保证从主出流管流出的流体温度在所控制的范围之内。

进一步地，每组导流板电加热器的进口通过进口控制阀连接到分流器，再由分流器连接主进流管；进口控制阀为电动控制阀门，由流体加热装置控制器进行控制；每组导流板电加热器上至少装有两个温度传感器，一个为进口温度传感器，用于检测导流板电加热器上的最高点温度；一个为出口温度传感器，用于检测导流板电加热器出口流体温度。

本发明的优点在于：

本发明所提出的一种宽流量流体加热控制方法及其装置能够适合不同流量范围的流体加热在加热过程中流量突然增大和减小时仍能保持流出加热装置流体温度的稳定。工作过程中根据主进流管流体流量的大小及时增加或减少参与加热的导流板电加热器同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口温度数据实时调整每组导流板电加热器的功率大小使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间;具有加热效率高、功率消耗小、加热温度稳定性好、占用空间很少等特点，在流量不变时可保持出流口流体温度在±1.5℃内，在流量突变时可保持流出加热装置的流体温度在±3℃内，并在1min后使流出加热装置的流体温度达到±1.5℃内，采用导流板加热器加热比传统的加热方式更安全。本发明可以广泛应用于各种宽流量范围的流体加热。

附图说明

图1是本发明的一个实施例结构框图示意图。

图中，主进流管1，进口电磁阀2，流量传感器3，进口压力传感器4，进口温度传感器5，分流器6，电磁阀7，导流板电加热器8，手动球阀9，分流器10，出口温度传感器11，出口压力传感器12，主出流管13，控制器14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

一种保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的装置，包括导流板电加热器8、主进流管1和主出流管13，导流板电加热器8为两组以上的多组导流板电加热器，且多组导流板电加热器并联布置在流体加热装置内；每组导流板电加热器8的入口分别设有入口流体数据监测系统，出口设有出口流体数据监测系统；入口流体数据监测系统和出口流体数据监测系统与流体加热装置控制器进行数据交换，并通过数据交换的结果控制流体加热装置导流板电加热器的开启组数，以保证从主出流管流出的流体温度在所控制的范围之内。

每组导流板电加热器的进口通过进口控制阀连接到分流器，再由分流器连接主进流管；进口控制阀为电动控制阀门，由流体加热装置控制器进行控制；每组导流板电加热器上至少装有两个温度传感器，一个为进口温度传感器，用于检测导流板电加热器上的最高点温度；一个为出口温度传感器，用于检测导流板电加热器出口流体温度。

主进流管上装有进口电磁阀、进口压力传感器、进口温度传感器；主出流管上装有出口温度传感器、出口压力传感器。

每组导流板电加热器的出口通过出口控制阀连接集流器，再由集流器连接主出流管；

下面结合附图描述如下：

通过附图1可以看出，本发明涉及一种保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的装置，包括导流板电加热器8、主进流管1和主出流管13，导流板电加热器8为两组以上的多组导流板电加热器，且多组导流板电加热器并联布置在流体加热装置内；所述的每组导流板电加热器（8）的进口连接电磁阀（7），每组导流板电加热器（8）的出口连接手动球阀（9），电磁阀（7）连接分流器（6），手动球阀（9）连接集流器（10），分流器（6）连接主进流管（1），集流器（10）连接主出流管（13），主进流管（1）上装有进口电磁阀（2）、进口压力传感器（4）、进口温度传感器（5）。主出流管（13）上装有出口温度传感器（11）、出口压力传感器（12）。

所述的各导流板电加热器（8）、电磁阀（7）、进口电磁阀（2）、进口压力传感器（4）、进口温度传感器（5）、出口温度传感器（11）、出口压力传感器（12）通过信号线与控制器连接（14），控制器（14）通过控制开启不同数量的电磁阀（7）满足系统流量变化要求，并通过控制导流板电加热器（8）的发热功率实现对流体流出加热装置温度的恒温控制。

所述的流体流入加热装置时有一组流导板电加热器（8）前的电磁阀（7）是打开的;

每组导流板电加热器（8）至少包含一个导流板电加热器（8），每个导流板电加热器上至少装有两个温度传感器，一个温度传感器用于检测导流板电加热器（8）上的最高点温度，一个用于检测导流板电加热器（8）出口流体温度。

通过本装置可以实现不同流量范围流体加热时流出加热装置流体温度的稳定，当主进流管上进口电磁阀（2）打开时流体持续的从主进流管（1）流入加热装置，主进流管上（1）的流量传感器（3）、进口温度传感器（5）、进口压力传感器（4）测得流入流体的流量、进口温度、进口压力，并将流体流量、进口温度、进口压力数据传输给控制器（14）。

控制器（14）事先设定流体加热温度的上限和下限，控制器（14）接收流量传感器（3）、进口温度传感器（5）传输的流量、进口温度数据后，将实测值与设定值做比较，根据比较控制器（14）控制开启多少组电磁阀（7）和多少组导流板电加热器（8）同时根据导流板电加热器（8）出口流体温度数据和主出流管（13）出口流体温度数据实时调整每组导流板电加热器（8）的功率大小，使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间。

工作时，主进流管（1）上的进口电磁阀（2）打开,流体从主进流管（1）流入,主进流管（1）上的流量传感器（3）、进口温度传感器（5）、进口压力传感器（4）。将流入流体的流量、进口温度、进口压力数据传输给控制器（14）；控制器（14）将实测值与设定值做比较，根据比较控制器（14）控制开启多少组电磁阀（7）和多组导流板电加热器（8）加热，流体由主进流管（1）流入分流器（6），再经电磁阀（7）均匀的流入每组导热板电加热器（8），经到导流板电加热器（8）加热的流体经手动球阀（9）流入集流器（10），最终通过主出流管（13）流出流体加热装置。

同时导流板电加热器出口温度传感器和主出流管（13）出口温度传感器（11）把测得流体流出导流板电加热器和主出流管的温度数据传给控制器（14），控制器（14）实时调整每组导流板电加热器（8）的功率大小，使流体流出加热装置的温度处于设定加热温度的上限和下限值之间，进行持续加热。

若实测主进流管（1）中的流量增大时，控制器（14）控制增加开启电磁阀（7）和导流板电加热器（8）数量同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口温度数据实时调整每组导流板电加热器（8）的功率大小，使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间。

若实测主进流管（1）中的流量减少时，控制器（14）控制减少开启电磁阀（7）和导流板电加热器（8）数量同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口流体温度数据实时调整每组导流板电加热器（8）的功率大小，使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例的描述，可以得知，本发明还涉及一种保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温的方法，在流体加热装置的主进流管上安装流体入口检测传感器，同时在流体加热装置的主出流管出口安装流体出口检测传感器，并在导流板电加热器出口设置温度传感器；通过流体入口检测传感器获取进入主进流管流体的各种数据，并将这些数据传输给控制器，控制器事先设定流体加热温度的上限和下限，控制器接收流体入口检测传感器传输过来的数据后，将数据与设定值做比较，并根据比较确定开启电磁阀和导流板电加热器的组数；同时根据导流板电加热器出口温度传感器测得的导流板电加热器出口的流体温度数据，以及主出流管出口的流体出口检测传感器测得的主出流管出口流体数据，实时调整每组导流板电加热器的功率大小，使流出流体加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间，到达保持宽流量流体流量突变时流出流体恒温。

进一步地，所述的在加热装置的主进流管上安装流体入口检测传感器是在流体加热装置中设置多组导流板与电加热器组件，多组导流板与电加热器组件并联布置、每组导流板与电加热器组件的进口与电磁阀连接，每组导流板电加热器的出口与手动球阀连接，电磁阀连接分流器，手动球阀连接集流器，分流器连接主进流管，集流器连接主出流管，主进流管上装有进口电磁阀、进口压力传感器和进口温度传感器。

进一步地，所述的同时在加热装置的主出流管出口安装流体出口检测传感器是在在主出流管出口位置安装出口温度传感器和出口压力传感器。

进一步地，所述的各导流板电加热器、电磁阀、进口电磁阀、进口压力传感器、进口温度传感器、出口温度传感器、出口压力传感器通过信号线与控制控制器连接，控制器通过控制开启不同数量的电磁阀满足系统流量变化要求，并通过控制导流板电加热器的发热功率实现对流出加热装置流体温度的恒温的控制。

进一步地，若实测主进流管中的流量增大时，控制器控制增加开启电磁阀和导流板电加热器数量同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口温度数据实时调整每组导流板电加热器的功率大小，使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间。

进一步地，若实测主进流管中的流量减少时，控制器控制减少开启电磁阀和导流板电加热器数量同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口流体温度数据实时调整每组导流板电加热器的功率大小，使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间。

进一步地，所述的导流板电加热加热器入口与电磁阀连接出口与手动球阀连接,当每组导流电加热器需要维护时只需关闭该组导流板电加热器前方的电磁阀阀和后方的手动球阀不影响加热装置的正常使用。

进一步地，所述的控制器选用plc控制或可编程控制器。

进一步地，所述的主进流管连接分流器；分流器连接电磁阀；电磁阀连接导流板电加热器；导流板电加热器连接手动球阀；手动球阀连接集流器；集流器连接主出流管；保证流体流经每个导流板电加热器的路径相同流阻一致。

本发明的优点在于：

本发明所提出的一种宽流量流体加热控制方法及其装置能够适合不同流量范围的流体加热在加热过程中流量突然增大和减小时仍能保持流出加热装置流体温度的稳定。工作过程中根据主进流管流体流量的大小及时增加或减少参与加热的导流板电加热器同时根据导流板电加热器出口温度和主出流管出口温度数据实时调整每组导流板电加热器的功率大小使流出加热装置的流体温度处于设定加热温度的上限和下限值之间;具有加热效率高、功率消耗小、加热温度稳定性好、占用空间很少等特点，在流量不变时可保持出流口流体温度在±1.5℃内，在流量突变时可保持流出加热装置的流体温度在±3℃内，并在1min后使流出加热装置的流体温度达到±1.5℃内，采用导流板加热器加热比传统的加热方式更安全。本发明可以广泛应用于各种宽流量范围的流体加热。