基本信息

项目名称:
基于流量控制的太阳能热利用恒温控制系统
小类:
机械与控制
简介:
本作品借助由温控仪、变频器和循环泵等组成的,基于流体流量控制的恒温控制系统,实现太阳能热利用的中低温段恒温控制。通过热电阻采集系统温度的变化量,经系统PID参数控制热油泵,调节热交换器的热交换量,达到温度自动恒温控制。 这在技术实现上不同于现有技术,其实现了太阳能热利用的中低温段恒定控制,且恒温精确度高,填补了太阳能热利用中低温段恒温可控的空白,为太阳能的利用提供了一个新的市场。
详细介绍:
本作品的目的在于提供一种太阳能热利用的中低温段恒温控制装置。该装置能够利用太阳能供热,基于流体流量控制,实现太阳能热利用的恒温控制。同时设计太阳能、电能两套供热系统,在太阳能充足时充分利用太阳能供热,降低能耗,太阳能不充足时,可自动辅以电热系统,保证全天候的恒温使用需要。 为了实现上述任务,本作品采用以下技术措施:该太阳能热利用恒温控制装置,由集热、储热、恒温控制、双向供能自动切换电路和恒温工作室五个部分组成。集热部分包括:平面组聚光抛物面、锥式锅炉、机械阀、支撑管、旋转轴承、千斤顶、平板支架,是以旋转轴承、千斤顶和平板支架组成的跟踪支架为基座的分体。储热部分有:外箱体、隔热层(石棉)、储热箱体、出口阀、注油口、进口阀、储热介质(鹅卵石和高温导热油)、导热介质(高温导热油)组成储热分体,另外储热箱体内加装有一个用于采集油温的温度传感器(Pt100)。恒温控制部分包括:温控仪、变频器、热油泵、温度传感器。双向供能自动切换电路由:单片机、固态继电器、A/D转换器、电线及软电缆组成可实现电能、太阳能自动切换的恒温控制分体。恒温工作室包括:外壳、保温层、内壳、鼓风扇、热交换器,同时加装一个用于采集工作室内温度信号的温度传感器(Pt100)。另外,锥式锅炉,储能箱和热交换之间通过硅管连接构成高温导热油的循环回路。在以上五个部分中,恒温控制部分是本装置的核心部分,是实现太阳能热利用中低温段恒温控制效果的主体部分;集热装置是太阳能供能系统的集热源,实现将太阳能转换为热能,从而加以利用;储热装置是导热介质传导的中转站,也是太阳能供应充足时热能储存的主要场所;双向供能自动切换电路可根据太阳能供热情况,自动切换功能系统,达到降低能耗,保证全天候恒温使用需要的效果;恒温工作室提供恒温使用环境。

作品图片

  • 基于流量控制的太阳能热利用恒温控制系统
  • 基于流量控制的太阳能热利用恒温控制系统
  • 基于流量控制的太阳能热利用恒温控制系统
  • 基于流量控制的太阳能热利用恒温控制系统
  • 基于流量控制的太阳能热利用恒温控制系统

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

【设计理念】 设计本作品,旨在实现太阳能热利用的中低温段恒温控制技术,并将太阳能的热利用推广至中低温段恒温控制领域。 【基本思路】 (1)基于流体流量控制,实现太阳能热利用恒温控制。将太阳能供热系统的温度变化量,经系统PID参数,调节热交换器工质流量,实现太阳能供热系统的自动恒温控制技术。 (2)以“太阳能电能恒温干燥箱”为试验装置。设计太阳能、电能两套供热系统,将太阳能应用于中低温恒温控制领域。 【特色创新】 (1)对太阳能供热系统实现自动恒温控制 (2)将太阳能应用于中低温恒温控制领域 (3)电能自动辅助太阳能“太阳能电能恒温干燥箱”既能充分利用太阳能供热,降低能耗,又能保证干燥箱的全天候使用。 【技术关键】 利用热油泵,将贮能箱中热工质输入干燥箱内的热交换器中,由传感器采集干燥箱内的温度变化量,经温控仪输出PID参数控制变频器的输出频率,调节热油泵的输出流量,进而调节热交换器的热交换量,使太阳能供热系统实现自动恒温控制。 【技术参数】(以太阳能电能恒温干燥箱为例) 太阳能供热系统技术参数: 控温范围:(Rt+10) ℃--150 ℃ ; 温度分辨率:0.1 ℃ ;恒温波动度:±0.5 ℃ ;集热面积:2㎡;日均辐射量:22.34—27.94MJ;日产热油量:150 ℃热油50 L; 循环泵最大功率:120 W;锅炉容积:3.5 L;储热箱容积:13 L;介质总量:16 L ;介质最高工作温度:320 ℃;运行压力:热液循环系统为开放系统。

科学性、先进性

国内外现有的恒温控制技术在电热方面主要依靠温控仪直接实现,但其应用局限于以电能为供能形式。而在流体热传导供热方面主要依靠电动调节阀或自力式调节阀实现,但其成本较高,且自力式调节阀在恒温精确度上有一定局限性。本作品设计了基于流体流量控制的恒温控制系统,利用热电偶采集系统温度的变化量,经系统PID参数控制热油泵,调节热交换器的热交换量,达到温度自动恒温控制,这在技术实现上是不同于现有技术的。同时,本作品恒温精确度高,较之自力式调节阀生产成本低,这都为本作品的推广应用提供了极大优势。另外,本作品实现了对太阳能供热系统的自动恒温控制,以此为基础设计制作的“太阳能电能恒温干燥箱”成功地将太阳能应用于中低温恒温控制领域,而在太阳能热利用方面,中低温段自动恒温控制技术尚属空白,太阳能的热利用在中低温恒温控制领域也尚未得到普遍推广。

获奖情况及鉴定结果

1.本作品在2010年12月由XX省教育厅主办,XXXX大学承办的XX省高等学校“首届大学生物理实验创新设计大赛”中荣获一等奖; 2.在2011年4月由XXXX大学校团委举办的XXXX大学第九届“挑战杯”大学生课外学术科技中荣获一等奖; 3.在2011年6月XX省第八届“挑战杯”大学生课外学术科技中荣获二等奖。

作品所处阶段

成品阶段。

技术转让方式

专利许可转让。

作品可展示的形式

实物展示。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

【使用说明】本作品的使用操作主要是温控仪的操作,温控仪操作说明见附件——附件四。 【优势特点】本作品借助由温控仪、调频器和循环泵等组成的温度控制系统,基于流体流量的控制,实现了太阳能热利用的中低温段恒定控制,为太阳能的利用提供了一个新的市场。本作品的推广应用在一定程度上减少了煤电等传统能源的消耗和CO2、SO2等气体的排放量。它属于开发新能源,发展低碳经济的一种新形式。 【适用范围】可应用于太阳能热利用中低温段恒温控制领域,应用该恒温控制系统设计的“太阳能电能恒温干燥箱”适用于高等院校或科研机构实验室、工艺装备、医药、化工、电子、机械、食品乃至农副产品加工等领域。 【推广前景】对于热利用的中低温恒温控制均可借助该系统实现,这是太阳能热利用中温度恒温控制技术的一个新的突破。倘若将本作品向全国,特别是XX、XX、XX、XX和XX等太阳能丰富地区进行推广,较之太阳能资源并不丰富的XX地区而言将取得更显著的节能效益和经济效益,其推广在能源利用方面也是符合科学发展之要求的。

同类课题研究水平概述

资料显示,国内外现有的恒温控制技术在电热方面主要依靠温控仪(单片机)系统PID控制加热电阻直接实现,在流体热传导供热方面主要依靠电动调节阀或自力式调节阀实现,但其成本较高,且自力式调节阀在恒温精确度上有一定局限性。 另外,在太阳能热利用方面,中低温段精确恒温控制技术尚属空白,太阳能的热利用在中低温恒温控制领域也尚未得到普遍推广。 本作品设计了基于流体流量控制的恒温控制系统,利用热电偶采集系统温度的变化量,经系统PID参数控制循环泵,调节热交换器的热交换量,达到温度自动恒温控制,在技术实现上是不同于现有技术的。 同时,以恒温干燥箱为试验装置,设计制作的“太阳能电能恒温干燥箱”,成功实现了太阳能热利用的中低温恒温可控。
建议反馈 返回顶部
点击关闭 点击关闭