[发明专利]采用冷热抵消方法获取瞬变温度液体的控制方法

权利要求书

1.一种采用冷热抵消方法获取瞬变温度液体的控制方法，其特征在于：由连续工作的制冷机组与PID温度控制器调节的制冷侧电加热器配合产生低于环境温度的液体介质，随后液体介质采用计算机控制的两级电加热器加热，第一级电加热器加热量随时间而变化，其出口的液体温度也随时间而改变，实现温度连续可调，第二级电加热器进一步加热，抵消制冷机组的制冷功率，其中第一级电加热器、第二级电加热器的加热量与液体在用户端损耗的热量之和等于制冷机组的侧制冷量，从而实现制冷机组的连续运行，并在两级电加热器之间形成温度快速变化的液体介质，所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤一：将制冷侧增压泵的进口连接到绝热储液罐的一个出口，制冷侧增压泵的出口连接到制冷机组的进口，液体应用侧增压泵将储液罐中的温度恒定的液体加压后，与第一级电加热器的进口相连接，开启制冷侧增压泵与液体应用侧增压泵为闭合液体循环提供动力；

步骤二：开启制冷机组，直到绝热储液罐中液体温度降低到设定的温度T0，制冷机组出口通过制冷侧电加热器连接到绝热储液罐入口，形成闭合液体回路，绝热储液罐储存温度经制冷侧调整的液体，并维持在温度T0；

步骤三：检测制冷侧电加热器出口的液体温度T1，并比较T1是否与设定温度T0相等，当制冷机组稳定运行后，有T1＝T0，如T1＝T0条件不满足，则继续运行制冷机组与制冷侧电加热器，采用PID温度控制器控制制冷侧电加热器加热量，最终使其出口的液体温度稳定在T0，如T1＝T0得到满足，则进入步骤四；

步骤四：开启第一级电加热器与第二级电加热器，液体应用侧增压泵泵出的液体依次流过第一级电加热器、变温液体应用部件、第二级电加热器、三通阀，再此过程中经第一级电加热器与第二级电加热器加热；

步骤五：计算机根据设定的目标温度曲线T＝f(t)，其中t为时间，利用能量守恒方程换算得出第一级电加热器和第二级电加热器的加热功率；

步骤五中，采用比例开环控制策略控制第一级电加热器和第二级电加热器的加热功率，利用步骤四中叙述的液体流动顺序，通过调节第一级电加热器与第二级电加热器的加热量，实现液体温度的变化；

步骤六：检测是否需要停止的信号，如果否，则继续循环至步骤五，根据目标设定曲线进行加热控制；如果是需要停止，则依次进入步骤七和步骤八；

步骤七：关闭第一级电加热器和第二级电加热器；

步骤八：关闭制冷机组；

步骤九：关闭制冷侧增压泵和液体应用侧的增压泵；至此，冷热抵消原理产生变化温度场的控制全部完成；

所述的能量守恒方程是指：Qc＝Qr-Qe，其中：Qr是制冷机组的制冷量，kW；Qe是电加热器在PID调节到最低时的加热量，即基本加热量，kW；

所述的比例开环控制策略是指：

1)Q7＝c*m*[f(t)-T0]；

2)Q9＝Qc-Q7-Qu；

3)Qu＝c*m*[T2-f(t)]；

其中：Q7和Q9分别为电加热器的加热功率；c为液体的质量比热容，kJ/(kg.℃)；m为液体的质量流量，kg/s；Qc为制冷机组的制冷量与PID控制的电加热器热功率之差，kW；Qu为变温液体在其应用部件过程中消耗的热功率，kW；T2为变温液体应用部件出口的液体温度，℃。