Nguyên tắc cốt lõi: Phương pháp hai hộp hoặc phương pháp ba hộp

Hiện nay các hộp tác động nhiệt độ cao chủ đạo đều áp dụng "phương pháp hai hộp" hoặc "phương pháp ba hộp" để thực hiện chuyển đổi nhanh chóng.

• Phương pháp 2 hộp:Với một hộp nhiệt độ cao và một hộp nhiệt độ thấp, sản phẩm thử nghiệm nhanh chóng chuyển đổi giữa hai hộp thông qua một giỏ di chuyển (giỏ nâng).

• Phương pháp ba hộp (phổ biến hơn):Có khu vực nhiệt độ cao, khu vực nhiệt độ thấp và khu vực thử nghiệm (hoặc khu vực lưu trữ). Tác động đến mẫu bằng cách nhanh chóng đưa luồng không khí nhiệt độ cao hoặc thấp vào khu vực thử nghiệm bằng cách chuyển đổi van điều chỉnh hướng gió (van gió). Bản thân mẫu vật không di chuyển.

Để đạt được sự ổn định cực nhanh trong 3-5 phút, các kỹ thuật và thiết kế sau đây là rất quan trọng:

1. Hệ thống làm lạnh và sưởi ấm tích lũy (lõi trong lõi)

Hộp nhiệt độ bình thường là "cần bao nhiêu nhiệt độ lạnh, liền sinh ra bấy nhiêu trong thời gian thực". Và để đạt được tốc độ tối đa, hãy sử dụng......"Dự trữ một lượng lớn năng lượng nóng và lạnh, sẵn sàng giải phóng bất cứ lúc nào"Mô hình tích trữ năng lượng.

• Lưu trữ nhiệt độ cao:

• Máy sưởi công suất cao:Được trang bị máy sưởi cao hơn nhiều so với nhu cầu thông thường (thường trên 6kW hoặc thậm chí cao hơn), nó có thể nhanh chóng làm nóng và duy trì không khí trong khoang nhiệt độ cao ở mức cao hơn nhiều so với điểm đặt (ví dụ:+150 ° C) ở chế độ chờ.

• Vật liệu công suất nhiệt cao:Các bức tường bên trong buồng nhiệt độ cao và ống dẫn khí sẽ được lấp đầy hoặc sử dụng các vật liệu có công suất nhiệt cụ thể cao (như gốm sứ đặc biệt, thép không gỉ, v.v.) và bản thân chúng lưu trữ năng lượng nhiệt khổng lồ như "pin nóng".

• Nhiệt độ thấp tích trữ lạnh:Đây là điểm khó về kỹ thuật, cũng là chìa khóa để thực hiện hạ nhiệt độ siêu nhanh.

• Nitơ lỏng hỗ trợ làm lạnh:Đây là cách chính thống và hiệu quả nhất. Hộp được kết nối trực tiếp với bể nitơ lỏng, được điều khiển bằng van điện từ chính xác, phun nitơ lỏng -196 ° C ngay lập tức vào bộ trao đổi nhiệt trong khoang nhiệt độ thấp hoặc trộn trực tiếp với không khí. Điều này cung cấp năng lượng làm lạnh tức thời.

• Tủ lạnh cơ khí xếp chồng lên nhau+Bộ lưu trữ:Đối với hộp tác động cơ học không sử dụng nitơ lỏng, hệ thống làm lạnh xếp chồng lên nhau nhiều giai đoạn sẽ được sử dụng và kết hợp với mộtTủ lạnh. Bên trong bộ lưu trữ thường có ống đồng và đầy các phương tiện truyền thông đặc biệt (ví dụ: dung dịch ethylene glycol, khối kim loại, v.v.). Ở chế độ chờ, hệ thống làm lạnh hoạt động hết công suất, làm mát bộ lưu trữ đến nhiệt độ thấp hơn nhiều so với điểm đặt, chẳng hạn như -80 ° C, lưu trữ một "khối lượng lạnh" khổng lồ. Khi cần tác động, quạt thổi không khí qua bộ lưu trữ cực lạnh này và được làm mát ngay lập tức.

2. Hệ thống trao đổi nhiệt đối lưu mạnh

Năng lượng một mình là không đủ và năng lượng phải được truyền đến mẫu thử nghiệm một cách hiệu quả.

• Quạt ly tâm công suất cao:Được trang bị quạt ly tâm tốc độ quay cao, dòng chảy lớn được thiết kế đặc biệt, có khả năng tạo ra tốc độ gió cao (có thể vượt quá 20m/s), tạo ra dòng chảy rối loạn mạnh phá vỡ lớp ranh giới không khí trên bề mặt mẫu và đạt được hiệu quả trao đổi nhiệt cao.

• Thiết kế kênh gió tối ưu:Ống dẫn khí được tối ưu hóa bởi CFD (Tính toán động lực học chất lỏng), đảm bảo luồng không khí đồng đều, bao phủ toàn bộ khu vực thử nghiệm và có thể nhanh chóng "thổi" và "dịch chuyển" không khí nhiệt độ ban đầu của khu vực thử nghiệm sang không khí nhiệt độ cao hoặc thấp mới.

3. Chuyển đổi nhanh và hệ thống cách nhiệt

Làm thế nào để ngay lập tức thay đổi môi trường của khu vực thử nghiệm, trong khi ngăn chặn các khoang nóng và lạnh can thiệp lẫn nhau?

• Cơ chế truyền động tốc độ cao (phương pháp hai hộp):Động cơ servo hiệu suất cao và cơ chế truyền dẫn được sử dụng để đảm bảo thời gian di chuyển của giỏ giữa vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độ thấp được nén xuống trong vòng 10 giây.

• Van khí nén/điện hiệu quả cao (phương pháp ba hộp):Động tác mở cửa gió phải cực kỳ nhanh chóng, phong kín kín đáo. Khi cửa gió nhiệt độ cao được mở, cửa gió nhiệt độ thấp phải được đóng chặt và ngược lại, ngăn chặn dòng khí nóng và lạnh bị ngắn mạch, ảnh hưởng đến tốc độ phục hồi.

• Cách nhiệt hiệu quả cao:Hộp được làm đầy bằng cách sử dụng vật liệu cách nhiệt như bọt polyurethane hiệu suất cao để giảm thiểu sự can thiệp của môi trường bên ngoài vào nhiệt độ khoang và mất nhiệt lạnh bên trong.

4. Điều khiển và thuật toán tiên tiến

Phần cứng là nền tảng, điều khiển thông minh là bộ não.

• Điều khiển PID thích ứng:Bộ điều khiển sử dụng thuật toán PID tiên tiến, có khả năng tự điều chỉnh. Nó không chỉ có thể điều chỉnh đầu ra sưởi ấm/làm lạnh dựa trên sự khác biệt giữa nhiệt độ thời gian thực và nhiệt độ mục tiêu, mà cònDự đoánXu hướng thay đổi nhiệt độ (ví dụ: giảm công suất sớm khi nhiệt độ gần điểm đặt), do đó ức chế hiệu quả quá mức (Overshoot) và undershoot cho sự ổn định nhanh chóng và trơn tru.

• Kiểm soát nguồn cấp dữ liệu:Hệ thống sẽ tính toán trước năng lượng cần thiết dựa trên nhiệt độ mục tiêu và nhiệt độ hiện tại và ra lệnh cho lò sưởi hoặc van nitơ lỏng thực hiện hành động trước thay vì chờ lỗi xảy ra rồi mới phản ứng.

Đạt được 3-5 phút chuyển đổi quy trình làm việc ổn định (ví dụ: phương pháp ba hộp)

1. Giai đoạn chuẩn bị:

• Vùng nhiệt độ cao liên tục được làm nóng và duy trì ở+150 ° C (ví dụ: nhiệt độ cài đặt+85 ° C).

• Các vùng nhiệt độ thấp được làm mát liên tục và duy trì ở -70 ° C bằng nitơ lỏng hoặc bộ lưu trữ (ví dụ: nhiệt độ cài đặt là -55 ° C).

• Vùng thử nghiệm được tách ra khỏi hai vùng và ở nhiệt độ bình thường hoặc nhiệt độ thử nghiệm trước đó.

2. Hướng dẫn tác động nhiệt độ cao:

• Bộ điều khiển ra lệnh, van nhiệt độ thấpĐóng ngay lập tức,Cửa gió nhiệt độ caoMở ngay lập tức。

• Quạt ly tâm công suất cao sẽ+150 ° C không khí nhiệt độ cao và năng lượng nhiệt được lưu trữThổi mạnh vàoKhu vực thử nghiệm.

• Không khí ở nhiệt độ bình thường trong khu vực thử nghiệm được thay thế và làm nóng nhanh chóng.

3. Quá trình ổn định:

• Cảm biến nhiệt độ theo dõi nhiệt độ khu vực thử nghiệm trong thời gian thực.

• Khi nhiệt độ tiếp cận+85 ° C, bộ điều khiển PID thông minh bắt đầu giảm công suất lò sưởi và có thể giới thiệu một lượng nhỏ không khí lạnh để cân bằng, ngăn ngừa quá nóng.

• Do lưu trữ nhiệt đầy đủ, khối lượng không khí lớn và kiểm soát chính xác, nhiệt độ có thể ởTrong một khoảng thời gian rất ngắn (ví dụ: 2-4 phút)Đạt được trạng thái ổn định+85 ° C ± 3 ° C (theo các tiêu chuẩn như GB/T 2423.22, sự ổn định thường đề cập đến việc đi vào vùng dung sai).

4. Hướng dẫn tác động nhiệt độ thấp:

• Quá trình này trái ngược với sốc nhiệt độ cao. Cửa gió nhiệt độ cao đóng lại, cửa gió nhiệt độ thấp mở ra.

• Không khí cực lạnh (-70 ° C) và "khối lượng lạnh" được lưu trữ tràn vào khu vực thử nghiệm, nhanh chóng thay thế và làm mát không khí trong khu vực thử nghiệm.

• Bộ điều khiển kiểm soát chính xác độ mở của van nitơ lỏng hoặc trao đổi nhiệt của bộ lưu trữ, đảm bảo nhiệt độ giảm nhanh và trơn tru xuống -55 ° C và ổn định.