Bể nhiệt độ cao và thấpĐể bao phủ một vùng nhiệt độ cực rộng -80 ℃~300 ℃, cần phải vượt qua các vấn đề khó khăn về điều chỉnh hợp tác của hệ thống làm lạnh, sưởi ấm và điều khiển nhiệt độ, thông qua ba công nghệ cốt lõi của kiến trúc điều khiển nhiệt độ lớp, phương tiện truyền thông nóng và lạnh hiệu suất cao và thuật toán điều khiển nhiệt độ chính xác, để giải quyết xung đột năng lượng khi chuyển đổi nhiệt độ cao và thấp, sự đồng nhất nhiệt độ kém và các vấn đề khác, con đường thực hiện cụ thể như sau:

1. Cấu trúc hệ thống kép nóng và lạnh theo từng lớp, ổ đĩa độc lập giữa nhiệt độ cao và thấp

Cốt lõi của vùng nhiệt độ siêu rộng là hệ thống làm lạnh chịu trách nhiệm về phần nhiệt độ thấp, hệ thống sưởi chịu trách nhiệm về phần nhiệt độ cao, cả hai hoạt động độc lập và được trang bị bảo vệ liên kết để tránh năng lượng nóng và lạnh bù đắp lẫn nhau.

- Hệ thống làm lạnh phân đoạn nhiệt độ thấp: Công nghệ làm lạnh nhiều tầng

Làm lạnh máy nén thông thường xuống thấp chỉ có thể đạt được khoảng -40 ℃, để đạt được nhiệt độ thấp -80 ℃, cần phải áp dụng chu trình làm lạnh xếp chồng lên nhau. Hệ thống bao gồm hai đơn vị nén riêng biệt trong chuỗi:

Giai đoạn đầu tiên là chu kỳ nhiệt độ cao, sử dụng chất làm lạnh nhiệt độ trung bình (như R404A), chịu trách nhiệm làm mát bình ngưng của chu kỳ thứ hai và xả nhiệt vào môi trường;

Giai đoạn thứ hai là chu trình nhiệt độ thấp, sử dụng chất làm lạnh nhiệt độ thấp (như R23), đầu bốc hơi của nó hoạt động trực tiếp trên mật khe nhiệt độ không đổi, gián tiếp làm lạnh bằng chất làm lạnh mang (như dầu silicon, dung dịch nước ethanol), có thể ổn định đến nhiệt độ thấp -80 ℃.

Trong khi đó, hệ thống làm lạnh được trang bị bộ tách khí lỏng, bộ lọc sấy và các bộ phận khác để ngăn chặn chất làm lạnh kích hoạt máy nén và điều chỉnh chính xác lưu lượng chất làm lạnh thông qua van mở rộng điện tử, phù hợp với nhu cầu làm lạnh của các phần nhiệt độ thấp khác nhau.

- Hệ thống sưởi ấm phân đoạn nhiệt độ cao: Mô-đun sưởi công suất cao chống ăn mòn

Phần nhiệt độ cao 300 ℃ sử dụng ống sưởi điện bọc thép không gỉ, công suất phù hợp với thể tích kênh (thường là 1~5kW), ống sưởi được phân phối đều ở đáy kênh hoặc tường bên để đảm bảo sự khuếch tán nhiệt đều.

Để tránh carbon hóa chất lạnh tải về nhiệt độ cao, quy mô ống sưởi ấm, hệ thống sưởi ấm được trang bị bảo vệ quá tải nhiệt độ, tự động tắt nguồn khi nhiệt độ vượt quá giới hạn trên thiết lập (chẳng hạn như 305 ℃); Đồng thời, thuật toán điều khiển nhiệt độ PID được sử dụng để đạt được điều chỉnh mượt mà của công suất sưởi ấm và ngăn chặn quá nhiệt độ.

- Hệ thống interlocking và chuyển đổi logic

Hệ thống nhiệt độ cao và thấp được thiết lập với cơ chế lồng vào nhau nghiêm ngặt: hệ thống sưởi ấm tắt khi chạy lạnh và máy nén lạnh ngừng hoạt động khi chạy nóng; Khi chuyển đổi vùng nhiệt độ, trước tiên chuyển nhiệt độ hệ thống sang vùng trung gian (chẳng hạn như 25 ℃), sau đó khởi động hệ thống vùng nhiệt độ mục tiêu để tránh các bộ phận bị hư hỏng do sốc nhiệt và lạnh.

2. Lựa chọn phương tiện truyền thông làm mát hiệu suất cao, phù hợp với nhu cầu truyền nhiệt toàn vùng nhiệt độ

Chất làm lạnh mang là chất mang truyền nhiệt, cần đáp ứng các yêu cầu không đông cứng -80 ℃, cacbua không bay hơi 300 ℃, ổn định nhiệt tốt, các vùng nhiệt độ khác nhau cần chuyển đổi hoặc sử dụng chất làm lạnh mang tương thích:

- Phần nhiệt độ thấp (-80 ℃~nhiệt độ phòng): chọn ethanol khan, dung dịch nước ethylene glycol hoặc dầu silicone nhiệt độ thấp đặc biệt, loại môi trường này có điểm đông máu thấp (điểm đông máu ethanol khan -114 ℃), tính lưu động tốt, có thể truyền khối lượng lạnh hiệu quả; Một số mô hình sử dụng perfluoropolyether, ổn định hóa học mạnh hơn, tránh tăng độ nhớt đột ngột ở nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến chu kỳ.

- Phần nhiệt độ cao (nhiệt độ phòng~300 ℃): dầu silicone tổng hợp nhiệt độ cao (như dầu silicone dimethyl) được lựa chọn, khả năng chịu nhiệt độ cao có thể đạt trên 300 ℃, và không dễ oxy hóa cacbonat, có thể hoạt động ổn định lâu dài; Cần lưu ý rằng độ nhớt của dầu silicone giảm khi nhiệt độ tăng. Cần trang bị bơm tuần hoàn công suất cao để đảm bảo tốc độ dòng chảy của môi trường ổn định ở nhiệt độ cao và nâng cao tính đồng nhất của nhiệt độ.

- Chương trình tương thích vùng nhiệt độ đầy đủ: một số mô hình sử dụng chất làm lạnh mang theo loại composite, đạt được sự phù hợp vùng nhiệt độ đầy đủ -80 ℃~300 ℃ thông qua tối ưu hóa công thức, không cần thay đổi phương tiện truyền thông và đơn giản hóa quy trình vận hành; Nhưng cần thường xuyên kiểm tra độ tinh khiết của môi trường để ngăn ngừa lão hóa nhiệt độ cao ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt.

3. Kiểm soát nhiệt độ chính xác cao và công nghệ tối ưu hóa tính đồng nhất để đảm bảo sự ổn định của toàn bộ khu vực nhiệt độ

Tính đồng nhất nhiệt độ và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ở vùng nhiệt độ cực rộng là các chỉ số cốt lõi cần đạt được thông qua thiết kế cấu trúc và tối ưu hóa thuật toán:

-Bể nhiệt độ cao và thấpTối ưu hóa cấu trúc kênh

Mật bên trong sử dụng vật liệu thép không gỉ, độ dày tường đồng đều và xử lý đánh bóng, giảm tổn thất nhiệt; Lớp ngoài được trang bị cấu trúc cách nhiệt nhiều lớp, bao gồm lớp cách nhiệt tạo bọt polyurethane (độ dẫn nhiệt ≤0,02W/(m · K)) và lớp phản xạ lá nhôm, cách ly trao đổi nhiệt bên ngoài; Bơm tuần hoàn mạnh mẽ được lắp đặt ở dưới cùng của rãnh, điều khiển đối lưu cưỡng bức của chất làm lạnh mang theo, loại bỏ gradient nhiệt độ trong rãnh và đảm bảo tính đồng nhất nhiệt độ ≤ ± 0,5 ℃.

- Đo nhiệt độ đa điểm với thuật toán điều khiển nhiệt độ thông minh

Nhiều cảm biến nhiệt độ kháng bạch kim (PT1000) được bố trí trong khe để thu thập dữ liệu nhiệt độ ở các vị trí khác nhau trong thời gian thực; Hệ thống điều khiển sử dụng thuật toán PID mờ, kết hợp với đặc điểm vùng nhiệt độ để điều chỉnh động các thông số điều khiển Phần nhiệt độ thấp để tăng trọng lượng điều chỉnh công suất làm lạnh, phần nhiệt độ cao để tối ưu hóa sản lượng điện sưởi ấm, đồng thời bù lỗi do thay đổi nhiệt độ môi trường, để đạt được độ chính xác điều khiển nhiệt độ ≤ ± 0,1 ℃.

- Chống ngưng tụ và thiết kế cân bằng áp suất

Khi hoạt động ở nhiệt độ thấp, bên ngoài kênh dễ bị ngưng tụ do chênh lệch nhiệt độ. Cần trang bị băng sưởi chống ngưng tụ, sưởi ấm vỏ kênh để tránh sự xâm nhập của ngưng tụ vào hệ thống điện; Khi vận hành ở nhiệt độ cao, sự bay hơi của môi trường trong khe có thể dẫn đến tăng áp suất, nắp khe đặt van cân bằng áp suất, tự động giải phóng áp suất dư thừa để đảm bảo an toàn cho thiết bị.

4. Hỗ trợ kỹ thuật: kéo dài tuổi thọ thiết bị và phù hợp với điều kiện làm việc phức tạp

- Hệ thống sấy và làm sạch: Hệ thống làm lạnh được trang bị máy sấy sàng phân tử để loại bỏ độ ẩm khỏi chất làm lạnh và ngăn chặn sự tắc nghẽn của băng ở nhiệt độ thấp; Đường tuần hoàn thiết lập bộ lọc, chặn tạp chất trong chất làm lạnh mang, tránh tắc nghẽn bơm tuần hoàn và trao đổi nhiệt.

- Thiết kế mô-đun: hệ thống làm lạnh, sưởi ấm, tuần hoàn được lắp ráp theo mô-đun, thuận tiện cho việc bảo trì sau này và thay thế linh kiện; Một số loại máy hỗ trợ chức năng không đổi nhiệt độ, kết nối thiết bị thử nghiệm bên ngoài thông qua đường ống, mở rộng cảnh ứng dụng.

　　Bể nhiệt độ cao và thấpThông qua kiến trúc hệ thống kép của tủ lạnh xếp chồng+hệ thống sưởi công suất cao, chất làm lạnh tương thích với vùng nhiệt độ đầy đủ và thuật toán điều khiển nhiệt độ thông minh, vùng phủ sóng nhiệt độ cực rộng -80 ℃~300 ℃, đáp ứng nhu cầu kiểm soát nhiệt độ khắc nghiệt trong các lĩnh vực kiểm tra vật liệu, lão hóa linh kiện điện tử và phản ứng hóa học.