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热容量和温度控制

发布时间2019-12-25人气:87

热容量和温度控制

多少热量?

设计工程师通常会根据水箱的容积,目标工作温度以及从环境温度到工作温度的所需加热时间(当然要考虑热量)来计算清洗系统水箱的热量需求通过罐壁和液体表面的损失。在大多数情况下,此计算已足够,但在某些情况下必须考虑其他因素。加热器(尤其是电加热器)的问题在于它们在关闭后仍然继续加热。通常,热量越大,加热器以其质量作为热惯性存储的热量就越多。即使在达到所需温度时关闭了热量,加热器中的残留热量可能会导致温度“峰值”,这可能会对过程造成不利影响。由于较高的热惯性,过多的加热器容量可能导致温度超调和宽广的温度变化。

该图显示了热惯性的影响。在上面,左图表示容量较低的加热器的结果,而右图表示容量较高的加热器的结果。请注意,尽管具有更高容量的加热器可以更快地达到温度设定点,但是一旦达到温度目标,由于更高容量的加热器具有更大的热惯性,温度变化也会更大。

在另一个示例中,考虑引入清洁箱的冷零件质量大或被大量引入的情况。在这种情况下,由于部件也消耗热量,因此在罐中保持所需温度所需的热量可能会超过在给定时间内将罐加热至所需温度所需的热量。超声系统中的另一个考虑是超声能量向储罐提供热量。由于传递到清洁罐的大部分超声波能量最终会转化为热量,因此2000瓦的超声换能器与2,000瓦的加热器非常相似,其对罐加热的影响!根据零件引入储罐的热负荷,超声系统提供的热量可能足以维持罐体温度,而根本没有任何额外的热量。实际上,在极少数情况下,在超声波操作过程中必须采用冷却以将储罐温度保持在所需极限内。

温度控制 -

首先,清洁箱中的温度控制可能看起来非常简单-温度传感器用于在温度低于设定极限时打开热量,并在达到所需温度时关闭热量。在许多情况下,这种控制就足够了。但是,在其他情况下,由于热惯性,需要更复杂的控制方案。两种最常见的方法是使用双加热器和温度控制器来预测温度目标。在双加热器的情况下,将较高容量的加热器与较低容量的加热器结合使用。两者一起使用,直到达到目标温度附近。此时,高容量加热器关闭,使其热惯性与低容量加热器一起达到温度目标。

该图显示了时间和电压节流的影响在左侧的示例中,随着接近设定温度,加热器的关闭和开启时间会减少。在右边的示例中,电压随着温度接近设定点而降低。在这两种情况下,加热器的容量都会降低约50%,以将温度保持在设定点温度。

这种类型的控制器通常进行调节以设置节流过程开始的温度差。有些甚至跟踪温度升高的速率,以确定何时启动节流过程以达到所需温度而不会出现过冲。


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