專利名稱：一種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種標(biāo)定裝置，特別涉及ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
T型熱電偶結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，并且具有時(shí)間常數(shù)小，不存在電流的自加熱問題等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量。恒溫水浴箱的主要作用是提供ー個(gè)溫度恒定的環(huán)境，用于標(biāo)定等科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)候需要用到多根T型熱電偶，而每根T型熱電偶測(cè)得的溫度都是有偏差的，為了減少這個(gè)偏差需要對(duì)T型熱電偶進(jìn)行標(biāo)定。在實(shí)驗(yàn)要求的溫度范圍內(nèi)(_20°C 50°C)，使用恒溫水浴箱對(duì)T型熱電偶每一度進(jìn)行標(biāo)定?，F(xiàn)有產(chǎn)品存在以下缺陷第一、試驗(yàn)時(shí)水浴受機(jī)器運(yùn)行影響波動(dòng)大，對(duì)流換熱產(chǎn)生溫差，造成溫度波動(dòng)問題，溫度標(biāo)定不穩(wěn)定的問題；第ニ、在實(shí)驗(yàn)的過程中需要若干點(diǎn)溫度的穩(wěn)定值，恒溫水浴箱溫度不能持續(xù)穩(wěn)定每ー個(gè)溫度，試驗(yàn)環(huán)境不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，存在標(biāo)定精度不高的問題。綜上所述，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特別需要ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置以解決以上提到的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，可以在試驗(yàn)中溫度難以穩(wěn)定的特殊情況下，精確標(biāo)定T型熱電偶。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，包括恒溫水浴箱，該恒溫水浴箱內(nèi)設(shè)置一保溫箱體、與保溫箱體相配套設(shè)置的保溫蓋，所述保溫箱體內(nèi)設(shè)置溫度平衡外管，該溫度平衡外管內(nèi)放置溫度平衡內(nèi)管，所述保溫箱體內(nèi)的水位高于溫度平衡外管內(nèi)的水位，所述溫度平衡外管內(nèi)的水位高于溫度平衡內(nèi)管內(nèi)的水位，所述溫度平衡外管和溫度平衡內(nèi)管之間設(shè)置一防互觸裝置，該防互觸裝置將溫度平衡內(nèi)管固定在溫度平衡外管的中央，且不觸及溫度平衡外管的底部和側(cè)壁，所述溫度平衡內(nèi)管內(nèi)設(shè)置鉬電阻、T型熱電偶，所述溫度平衡內(nèi)管的管ロ處設(shè)置一支架，該支架將鉬電阻、T型熱電偶固定在溫度平衡內(nèi)管里，且不觸及溫度平衡內(nèi)管的底部和側(cè)壁，所述鉬電阻、T型熱電偶連接ー數(shù)據(jù)采集儀，該數(shù)據(jù)采集儀連接計(jì)算機(jī)。優(yōu)選地，所述溫度平衡外管和溫度平衡內(nèi)管之間的防互觸裝置采用由泡沫塑料制成的中央設(shè)有開ロ的支撐裝置。優(yōu)選地，所述溫度平衡內(nèi)管管ロ處的支架為一由泡沫塑料制成的開有多個(gè)孔的上
至JHL ο優(yōu)選地，所述保溫蓋采用聚氨酯發(fā)泡或者泡沫塑料制成。優(yōu)選地，所述保溫蓋上設(shè)置供所述鉬電阻、T型熱電偶和數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行通信的開□。優(yōu)選地，所述溫度平衡內(nèi)管采用玻璃材質(zhì)或者不銹鋼材質(zhì)。優(yōu)選地，所述T型熱電偶可以由K型熱電偶來替換。優(yōu)選地，所述鉬電阻采用標(biāo)定過的鉬電阻。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集儀采用Fluke數(shù)據(jù)采集儀。有益效果本實(shí)用新型能精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定，結(jié)構(gòu)簡單、制造裝配容易，適用于多種鹽水、變壓機(jī)油，玻璃容器適用不同規(guī)格及尺寸的燒杯、玻璃試管、U型管、不銹鋼制品等簡易常用實(shí)驗(yàn)儀器，且可在試驗(yàn)中溫度范圍大(_20°C 50°C )的特殊情況下，進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)；尤其適宜在標(biāo)定精度要求較高的環(huán)境試驗(yàn)場合的運(yùn)用。具有標(biāo)定快速、方便、精度高、適用包括K型熱電偶在內(nèi)的多種類的熱電偶。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)ー步說明。圖I為本實(shí)用新型標(biāo)定裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型標(biāo)定裝置的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型中溫度平衡內(nèi)管管ロ處的支架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為直接將T型熱電偶與流體接觸的標(biāo)定過程穩(wěn)定后溫度波動(dòng)曲線圖。圖5為增加ー個(gè)玻璃容器的標(biāo)定過程穩(wěn)定后溫度波動(dòng)曲線圖。圖6為增加兩個(gè)玻璃容器的標(biāo)定過程穩(wěn)定后溫度波動(dòng)曲線圖。圖中1.恒溫水浴箱；11.保溫箱體；2、鉬電阻；3. T型熱電偶；4.溫度平衡外管；5.溫度平衡內(nèi)管；6.數(shù)據(jù)采集儀；7.計(jì)算機(jī)；8.支架；9.保溫蓋；10.防互觸裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖I、圖2和圖3所示，圖中包括恒溫水浴箱1，恒溫水浴箱I內(nèi)設(shè)置有保溫箱體
11、與保溫箱體11相配套設(shè)置的保溫蓋9，保溫蓋9采用聚氨酯發(fā)泡或者泡沫塑料制成，保溫蓋9上設(shè)置有開ロ，以供鉬電阻2、T型熱電偶3和數(shù)據(jù)采集儀6進(jìn)行通信的電路通過。保溫箱體11內(nèi)設(shè)置溫度平衡外管4，該溫度平衡外管4內(nèi)放置溫度平衡內(nèi)管5，保溫箱體11內(nèi)的水位高于溫度平衡外管4內(nèi)的水位，溫度平衡外管4內(nèi)的水位高于溫度平衡內(nèi)管5內(nèi)的水位。溫度平衡內(nèi)管5采用玻璃材質(zhì)或者不銹鋼材質(zhì)，以防止熱量散發(fā)。溫度平衡外管4和溫度平衡內(nèi)管5之間設(shè)置防互觸裝置10，防互觸裝置10采用泡沫塑料制成，防互觸裝置10中央設(shè)有開ロ，嵌在溫度平衡外管4內(nèi)，用來支撐溫度平衡內(nèi)管5，防互觸裝置10將溫度平衡內(nèi)管5固定在溫度平衡外管4的中央，且不觸及溫度平衡外管4的底部和側(cè)壁。溫度平衡內(nèi)管5內(nèi)設(shè)置ー鉬電阻2、數(shù)根T型熱電偶3，溫度平衡內(nèi)管5的管ロ處設(shè)置支架8，支架8為一由泡沫塑料制成的開有多個(gè)孔的上蓋，鉬電阻2、T型熱電偶3分別穿過支架8上的孔，支架8將鉬電阻2、Τ型熱電偶3的一端固定在溫度平衡內(nèi)管5里，且不觸及溫度平衡內(nèi)管5的底部和側(cè)壁，鉬電阻2、T型熱電偶3的另一端連接數(shù)據(jù)采集儀6的輸入端，數(shù)據(jù)采集儀6的輸出端連接計(jì)算機(jī)7。數(shù)據(jù)采集儀6采用Fluke數(shù)據(jù)采集儀。本實(shí)用新型標(biāo)定裝置的操作方法步驟(I)往恒溫水浴箱I的保溫箱體11中倒入一定量的水，放入溫度平衡外管4，在溫度平衡外管4中放入溫度平衡內(nèi)管5 ；(2)用防互觸裝置10把溫度平衡內(nèi)管5固定在溫度平衡外管4中央，且不觸及溫度平衡外管4的杯底和杯壁。保證保溫箱 體11的液面高于溫度平衡外管4內(nèi)的液面，溫度平衡外管4中的液面高于溫度平衡內(nèi)管5中的液面；(3)將數(shù)根T型熱電偶3和標(biāo)定過的鉬電阻2用支架8固定在溫度平衡內(nèi)管5的中央，且不觸及溫度平衡內(nèi)管5的杯壁和杯底，同時(shí)也互不觸碰；(4)將T型熱電偶3和鉬電阻2的另一端連接到數(shù)據(jù)采集儀6上，蓋上保溫蓋9，再將數(shù)據(jù)采集儀6連接到計(jì)算機(jī)7上。(5)將數(shù)據(jù)采集儀6的模式設(shè)置為每30s讀取ー個(gè)溫度數(shù)值，這樣就可以在計(jì)算機(jī)7上實(shí)時(shí)觀測(cè)到溫度的變化，當(dāng)調(diào)試到所需溫度值時(shí)就可以采集溫度穩(wěn)定后的數(shù)值了，將每根T型熱電偶3在同一溫度下與鉬電阻2的溫度值進(jìn)行對(duì)比和修正；Φ = hA (tw-t ) h = Φ / [A (tw_t ^ )](6)按照步驟(5)的方法，依次標(biāo)定所需溫度范圍內(nèi)每一度的溫度值。實(shí)驗(yàn)原理說明由于流體的粘性和受壁面摩擦阻力的影響，緊貼壁面處會(huì)形成速度梯度很大的邊界層，根據(jù)牛頓冷卻公式可以得知，表面換熱系數(shù)是控制流體傳熱量的關(guān)鍵，即傳熱系數(shù)越大，傳熱過程越強(qiáng)烈，反之越小。因此，減小傳熱系數(shù)是控制水浴箱內(nèi)溫度波動(dòng)的核心問題。變換公式
C = 可以看出換熱量是溫差與熱阻的比值，因此可以發(fā)現(xiàn)要控制水浴溫度波動(dòng)，只需
増大熱阻即可。恒溫水浴箱工作時(shí)，箱內(nèi)溫度由于加熱或冷卻產(chǎn)生周期性波動(dòng)，并通過流體介質(zhì)傳給被測(cè)物體表面。此時(shí),保溫箱體內(nèi)部等同于ー個(gè)均質(zhì)的半無限大的物體,而物體表面的溫度亦會(huì)呈周期性變化，即Θ =Awcos τ (Θ為物體表面的瞬時(shí)過余溫度，表示流體的瞬時(shí)溫度與平均溫度差，Aw為表面溫度的波動(dòng)幅度，ω為波動(dòng)頻率，τ為時(shí)間)并由簡諧波的變化反應(yīng)其波動(dòng)特征，受初始溫度分布影響，物體溫度的周期性變化在初期階段不規(guī)則，隨后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段，此時(shí)，由分離變量法可以得出B = Aw expi -J~^~x)COS (ωτ - Λ -^—χ)
V 2αV 2α( α為材料的熱擴(kuò)散率，X為物體溫度波幅的位置)。在X 處的波動(dòng)幅度,Ax = Aw exp(-^x)。說明隨著深入，物體內(nèi)部波動(dòng)幅度減小，這是周期性導(dǎo)熱的重要特征，即溫度波的波幅隨著里表面距離的加大逐步衰減現(xiàn)象。本實(shí)用新型工作時(shí)，保溫箱體內(nèi)部由于存在的大溫度平衡內(nèi)管，増加了熱阻，減小了換熱，從而獲得ー個(gè)良好的恒溫環(huán)境。在保溫箱體與溫度平衡外管、溫度平衡外管與溫度平衡內(nèi)管之間的玻璃熱阻可防止試驗(yàn)中因?qū)α鲹Q熱而引起的溫度波動(dòng)。其原理為根據(jù)波爾豪森對(duì)自然對(duì)流邊界層方程的解析解及施密特·貝克曼的測(cè)定結(jié)果可知，對(duì)流換熱下，不均勻溫度場僅發(fā)生在靠近換熱壁面的薄層之內(nèi)，在保溫箱體內(nèi)放置溫度平衡外管、溫度平衡外管內(nèi)放置溫度平衡內(nèi)管，由于玻璃容器的存在，増加了熱電偶在標(biāo)定過程中與壁面間的距離，即增加了熱電偶離表面距離，衰減溫度波的波幅，可有效防止因?qū)α鲹Q熱而引起的溫度波動(dòng)。本實(shí)用新型的恒溫水浴箱外形尺寸LXWXH(mm) :250X 200X 200，工作槽口徑180 X 140，容量6L，溫度調(diào)節(jié)范圍-30 100°C，溫控精度±0. 02°C。標(biāo)準(zhǔn)絕熱玻璃容器尺寸DXH(mm):大號(hào)100 X 120，小號(hào)75 X 100，可選材料低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的燒杯、玻璃試管、U型管等簡易常用耐高溫、耐低溫實(shí)驗(yàn)儀器。聚氨酯發(fā)泡隔熱保溫蓋涂有納米氣凝膠的泡沫玻璃或泡沫塑料。尺寸 LXWXH(mm) :250X200X 100。實(shí)施例以水為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，調(diào)節(jié)恒溫水浴箱溫度為20°C，按上述測(cè)試方法標(biāo)定。若將T型熱電偶直接接觸流體，溫度波的波幅離T型熱電偶表面距離為零。由于玻璃容器的存在，溫度波的波幅隨之衰減，以達(dá)到減小溫度波動(dòng)的目的，減小標(biāo)定誤差，使T型熱電偶標(biāo)定更為精度。 如圖4、圖5和圖6所示，圖4為直接將T型熱電偶與流體接觸的標(biāo)定過程穩(wěn)定后溫度波動(dòng)曲線圖；圖5為增加ー個(gè)玻璃容器的標(biāo)定過程穩(wěn)定后溫度波動(dòng)曲線圖；圖6為增加兩個(gè)玻璃容器的標(biāo)定過程穩(wěn)定后溫度波動(dòng)曲線圖。結(jié)果表明，直接將T型熱電偶與流體接觸的標(biāo)定溫度波波幅為O. 075°C，増加ー個(gè)和兩個(gè)玻璃容器的標(biāo)定溫度波波幅分別為O. 03和O. 02，這說明，増加壁阻與T型熱電偶表面的距離可以達(dá)到精確標(biāo)定的目的。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，包括恒溫水浴箱，該恒溫水浴箱內(nèi)設(shè)置一保溫箱體、與保溫箱體相配套設(shè)置的保溫蓋，所述保溫箱體內(nèi)設(shè)置溫度平衡外管，該溫度平衡外管內(nèi)放置溫度平衡內(nèi)管，其特征在于，所述保溫箱體內(nèi)的水位高于溫度平衡外管內(nèi)的水位，所述溫度平衡外管內(nèi)的水位高于溫度平衡內(nèi)管內(nèi)的水位，所述溫度平衡外管和溫度平衡內(nèi)管之間設(shè)置一防互觸裝置，該防互觸裝置將溫度平衡內(nèi)管固定在溫度平衡外管的中央，且不觸及溫度平衡外管的底部和側(cè)壁，所述溫度平衡內(nèi)管內(nèi)設(shè)置鉬電阻、T型熱電偶，所述溫度平衡內(nèi)管的管ロ處設(shè)置一支架，該支架將鉬電阻、T型熱電偶固定在溫度平衡內(nèi)管里，且不觸及溫度平衡內(nèi)管的底部和側(cè)壁，所述鉬電阻、T型熱電偶連接ー數(shù)據(jù)采集儀，該數(shù)據(jù)采集儀連接計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在于，所述溫度平衡外管和溫度平衡內(nèi)管之間的防互觸裝置采用由泡沫塑料制成的中央設(shè)有開ロ的支撐裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在于，所述溫度平衡內(nèi)管管ロ處的支架為一由泡沫塑料制成的開有多個(gè)孔的上蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在于，所述保溫蓋采用聚氨酯發(fā)泡或者泡沫塑料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在于，所述保溫蓋上設(shè)置供所述鉬電阻、T型熱電偶和數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行通信的開ロ。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在干，所述溫度平衡內(nèi)管采用玻璃材質(zhì)或者不銹鋼材質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在于，所述T型熱電偶可以由K型熱電偶來替換。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在于，所述鉬電阻采用標(biāo)定過的鉬電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集儀采用Fluke數(shù)據(jù)采集儀。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種精確控制恒溫水浴箱溫度波動(dòng)的多點(diǎn)溫度標(biāo)定裝置，包括恒溫水浴箱，該恒溫水浴箱內(nèi)設(shè)置一保溫箱體、與保溫箱體相配套設(shè)置的保溫蓋，所述保溫箱體內(nèi)設(shè)置溫度平衡外管，該溫度平衡外管內(nèi)放置溫度平衡內(nèi)管，所述溫度平衡內(nèi)管內(nèi)設(shè)置鉑電阻、T型熱電偶，所述溫度平衡內(nèi)管的管口處設(shè)置一支架，該支架將鉑電阻、T型熱電偶固定在溫度平衡內(nèi)管里，且不觸及溫度平衡內(nèi)管的底部和側(cè)壁，所述鉑電阻、T型熱電偶連接一數(shù)據(jù)采集儀，該數(shù)據(jù)采集儀連接計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型具有標(biāo)定快速、方便、精度高、適用包括K型熱電偶在內(nèi)的多種類的熱電偶。
文檔編號(hào)G01K15/00GK202403835SQ201120551489
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者盧佳華, 張敏, 車貞花, 陳健華 申請(qǐng)人:上海海洋大學(xué)