[实用新型]一种流动传热与自动控制研究平台

说明书

本实用新型公开了一种流动传热与自动控制研究平台。本平台中冷却水塔与冷水机组连接；冷却水塔设有两输出端，用于将冷却水塔内的气体分为二两路，一路通过第一电磁调节阀以高压常温气体来模拟制冷机中高压低温气体，另一路依次通过第二电磁调节阀和电加热器，以高压加热气体来模拟制冷机中高压常温气体，高压常温气体和高压加热气体经管段进行兑温混合，混合气体经过串联的第一长螺旋管、第二长螺旋管、第三长螺旋管和第四长螺旋管，从第四长螺旋管出来的气体依次经过第一开关阀门和第二开关阀门到达串联的第一超导设备和第二超导设备，第一超导设备和第二超导设备用于吸收气体中的热量使得自身温度升高，用升温效果来模拟超导设备降温过程。

技术领域

本实用新型涉及流动传热与自动控制领域，具体涉及一种流动传热与自动控制研究平台。

背景技术

近些年国家新建的大科学工程(PAPS、HEPS、SHINE、CIADS、HIAF、CEPC等)均采用了大型氦低温系统为超导设备提供冷量。受限于工程场地规划和振动要求等，冷源距离实际用冷设备(超导腔或超导磁体)的距离通常较远(百米量级)，且用冷设备不能承受太大热应力，对降温速率提出较高要求。现有降温手段通常采用在制冷机中将高压常温气体和高压低温气体混合后，再经过低温传输管线输送至用冷设备处进行降温。在降温过程中，由于管道较长，且横跨温区较大，带来热物性变化剧烈，因此其流动传热过程具有非稳态、非线性、大迟滞性等特点，通常具有迟滞特性的系统没有准确的数学模型，使用传统的PID控制系统很难取得理想的动态性能，所以传统的控制系统很难对具有迟滞特性的系统实现理想的控制(参考Laslle J P.Stability Theory for Ordinary Differential Equations[J].Journal of Differential Equations,1968,4(1):57-65；黄琳,秦化淑.复杂控制系统理论：构想与前景[J].自动化学报.1993,19(2):129-137；Baumann W.T.Feedback controlof multi-input nonlinear systems by extended linearization[J].IEEETransactions on Automatic Control,1988,33(2):193-197；阳丹.迟滞非线性系统建模与控制[D].南华大学,2014)。目前用冷设备的降温/复温过程通常做法是采用人工手动控制的方式进行缓慢的降温/复温，持续时间通常长达几十个小时，需要值班人员不断手动调节兑温阀门来控制降温速率，效率低且不具有可重复性，且较为依赖值班人员降温经验。

基于以上原因，目前亟待发展一种更加智能的自动控制系统，用于用冷设备的降温/复温过程。此外，如在大型低温系统平台上直接开展实验测试，需要运行氦制冷机及附属设备，成本极高。

实用新型内容

为了克服现有大型低温系统中，距离冷源较远的用冷设备降温过程难以精确控制，现有手动控制方式效率低且不具有可重复性的不足,本实用新型提供一种灵活经济的小型流动传热与自动控制研究平台，可以模拟长距离冷量输送过程的非稳态流动传热现象，所得结果可以轻易推广到大型低温系统平台的降温过程中。

本实用新型的技术方案为：

一种流动传热与自动控制研究平台，其特征在于，包括

空气压缩机001，其通过一段管路与冷却水塔002连接，用于将空气输入冷却水塔002；