動態(tài)恒溫循環(huán)系統(tǒng)是一種集制冷、加熱與高精度溫度控制于一體的綜合性溫控設(shè)備,其核心原理是通過循環(huán)泵驅(qū)動傳熱介質(zhì)(如導(dǎo)熱油、水等)在密閉系統(tǒng)中流動,配合加熱器、制冷器及智能控制器,實現(xiàn)溫度的快速調(diào)節(jié)與穩(wěn)定維持。該系統(tǒng)能夠在寬廣的溫度范圍內(nèi)(如-80℃至280℃)進(jìn)行連續(xù)、精確的溫度編程模擬,滿足不同實驗或生產(chǎn)場景的嚴(yán)苛需求。
一、核心控溫與循環(huán)模塊
加熱/制冷單元
這是系統(tǒng)實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)的核心部件,根據(jù)控溫范圍不同,可集成加熱和制冷功能:
加熱元件:常見的有電熱管、加熱板、電磁加熱線圈等,通過電能轉(zhuǎn)化為熱能提升流體溫度。
制冷元件:多采用壓縮式制冷機(jī)組(含壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器)或半導(dǎo)體制冷片,用于將流體溫度降至室溫以下(如-80℃~20℃)。
部分高精度系統(tǒng)會采用“加熱-制冷一體化”設(shè)計,通過PID溫控算法實現(xiàn)寬范圍(如-120℃~300℃)內(nèi)的精準(zhǔn)控溫。
循環(huán)泵
負(fù)責(zé)驅(qū)動恒溫流體在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動,確保熱量/冷量均勻傳遞到外部負(fù)載(如反應(yīng)釜、夾套容器)。
類型包括離心式循環(huán)泵、磁力驅(qū)動泵(防泄漏,適用于腐蝕性流體)等,其流量和揚(yáng)程需根據(jù)循環(huán)管路阻力和負(fù)載需求匹配。
溫度傳感器與控制器
溫度傳感器:通常為鉑電阻(PT100)、熱電偶等,實時監(jiān)測循環(huán)流體的溫度,精度可達(dá)±0.1℃甚至更高。
溫控控制器:接收傳感器信號,通過PID(比例-積分-微分)調(diào)節(jié)算法,自動控制加熱/制冷單元的啟?;蚬β?,使實際溫度穩(wěn)定在設(shè)定值(控溫精度一般為±0.5℃~±0.01℃)。
二、流體儲存與循環(huán)管路
恒溫槽/儲液罐
用于儲存循環(huán)介質(zhì)(如導(dǎo)熱油、水、乙醇等),為加熱/制冷單元提供熱交換載體,同時緩沖流體流量波動。
槽體材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)特性選擇,如不銹鋼(適用于水基介質(zhì))、PTFE(聚四氟乙烯,適用于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì))。
循環(huán)管路系統(tǒng)
由軟管或硬管(如不銹鋼管、硅膠管)、閥門(截止閥、單向閥)、接頭等組成,連接恒溫槽、循環(huán)泵、外部負(fù)載,形成閉合循環(huán)回路。
部分系統(tǒng)會設(shè)計“內(nèi)循環(huán)”和“外循環(huán)”雙回路:內(nèi)循環(huán)用于介質(zhì)與加熱/制冷單元快速熱交換,外循環(huán)負(fù)責(zé)向負(fù)載輸送恒溫流體。
三、輔助功能組件
溫度保護(hù)裝置
包括超溫報警(當(dāng)溫度超過安全范圍時發(fā)出警報)、過熱保護(hù)(自動切斷加熱電源,防止設(shè)備損壞或介質(zhì)變質(zhì))。
液位監(jiān)測與補(bǔ)水裝置
液位傳感器實時監(jiān)測儲液罐內(nèi)介質(zhì)液位,低于閾值時自動報警或啟動補(bǔ)水功能(適用于水基介質(zhì)系統(tǒng)),避免循環(huán)泵空轉(zhuǎn)。
壓力調(diào)節(jié)與排氣裝置
壓力閥控制循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)壓力穩(wěn)定,防止管路因壓力過高破裂;排氣閥用于排出管路中的氣泡,避免影響傳熱效率和循環(huán)泵壽命。
人機(jī)交互界面
通常為觸摸屏或按鍵面板,可設(shè)置目標(biāo)溫度、循環(huán)流量、運(yùn)行時間等參數(shù),并實時顯示當(dāng)前溫度、壓力、液位等狀態(tài)信息,方便操作和監(jiān)控。
