恒温式全自动量热仪研究与设计

恒温式全自动量热仪研究与设计

尹明锂

（重庆电信职业学院 重庆 400900）

摘 要:

针对各个耗能企业用于测量可燃物质流体、固体的发热量必备的量热系统，对量热系统中的数据采集及控制部分即测量部分进行了深入的研究和设计。支撑套的一表面开设有上螺孔，上螺孔的内壁通过螺纹连接有上螺杆，上螺杆的一端固定连接有调节块，调节块的另一表面固定连接有下螺杆，下螺杆的表面通过螺纹连接有连接套，连接套的另一端固定连接有垫块，装置壳体的一表面通过螺丝紧固有安装板，该恒温式全自动量热仪装置设置的垫块具有调节高度位置的功能测温探头采用铂电阻PT1000,其温度变化反映到阻值变化上并通过测温电路转换为输出电量的变化。

关 键 词:热系统; 量热仪; 上螺孔; 连接套

燃料的价值就在于燃烧过程中能够发热,因此燃烧热量就成为评估燃料质量。最重要的指标,而燃烧热是由量热仪来测量的。量热仪是能源生产和能耗企业必备的重要仪器,其测量精度和效率直接影响着经济效益。它可用于煤焦分析,在电力、煤炭、焦炭、石油、化工、水泥、军工、粮食、饲料、木材、木炭以及科研等行业用于测量固体、液体等可燃物质的发热量。

我国是产煤大国,煤质的分析目前几乎都采用量热仪。煤的质量有较大差别,其主要指标包括发热量、含硫量、含氧量、含氢量、含水量等,其中,发热量是煤质好坏的决定因素。在同样的条件下,煤炭发热量的高低决定用煤量的大小,从而影响对煤运量、运力的需求,进而影响着我国的整个国民经济。由于煤炭是按热值计价的,如何保证量热仪的测量精度,是我国各厂矿、研究所目前面临的主要问题,因此,研制出更高测量精度和效率的量热仪具有很好的发展前景及经济效益。

本文研制的量热仪以单片机和高精度铂电阻为核心器件,利用铂电阻的温度一阻值变化关系,通过电桥电路将阻值变化转变成输出电压变化,再对电压进行精确测量和处理,从而测出精确温度,进而实现了高精度测量。

1 恒温式全自动量热仪的设计

1.1总体功能及技术指标

（1）总体功能

系统的数学模型、测量原理简单,选用了精密测量元器件和抗干扰、低温漂的精密电子元件,并在系统设计和PCB设计中充分考虑了电磁兼容问题。采用高精度铂电阻PT1000作为测温元件并进行了线性化电路设计。完全集成的混合信号片上系统型MCU C8051F350作为系统的核心器件。其内部集成了A/D、D/A转换、前置放大、抽取滤波等多种功能,使得外围电路简单,而且具有很好的性价比。

2. 技术指标

测温范围：0~50℃。温度分辨率：0.001℃。精密度：RSD<0.2%。自动调节内外筒水温。自动定量水,定量误差:±2g测试时间：主期1min。

1.2 结构设计

对于现有技术中的问题，本研究的目的是属于恒温式量热仪技术领域，装置壳体的一表面固定套接有支撑套，支撑套的一表面开设有上螺孔，上螺孔的内壁通过螺纹连接有上螺杆，上螺杆的一端固定连接有调节块，调节块的另一表面固定连接有下螺杆，下螺杆的表面通过螺纹连接有连接套，连接套的另一端固定连接有垫块，装置壳体的一表面通过螺丝紧固有安装板，该恒温式全自动量热仪装置设置的垫块具有调节高度位置的功能，不仅便于量热仪的水平位置校正，而且便于量热仪装置与其它设备管道之间的连接。

2 主要机械部分设计

2.1 总体机械部分结构

装置壳体的一表面固定套接有支撑套，支撑套用来固定上螺杆的位置，使得上螺杆具有伸缩调节垫块高度位置的功能，支撑套的一表面开设有上螺孔，上螺孔的内壁通过螺纹连接有上螺杆，上螺杆的一端固定连接有调节块，在上螺杆全部缩进上螺孔内，下螺杆全部缩进下螺孔内时，调节块的高度位置高于滚轮的高度位置，便于滚轮与地面接触，方便装置的移动，调节块的另一表面固定连接有下螺杆，下螺杆的表面通过螺纹连接有连接套，连接套用来连接下螺杆，使得下螺杆具有伸缩调节垫块高度位置的功能，连接套的另一端固定连接有垫块。

2.2 主要机构功能分析

支撑套的一端设有限位板，限位板的形状为圆形，限位板的一表面与装置壳体的表面固定连接，限位板的另一表面与调节块的一表面接触连接，设置的限位板可以防止支撑套向上移动，提高了支撑稳定性，连接套的一端开设有下螺孔，下螺孔和上螺孔的内壁设有螺纹方向相同的内螺纹，上螺杆和下螺杆的表面设有螺纹方向相反的外螺纹，在调节块旋转时，使得上螺杆和下螺杆具有同步伸缩的功能。

装置壳体的一表面通过螺丝紧固有安装板，安装板具有拆卸的功能，方便后期滚轮的检修更换，安装板的一表面固定连接有滑套，滑套的一端面开设有滑孔，滑孔的一端滑动连接有活动杆，活动杆的外侧套接有减震弹簧，减震弹簧可以对颠簸力进行缓冲，保护量热仪装置在移动过程中不受振动力的影响，活动杆的一端固定连接有滚轮架，滚轮架的一端安装有滚轮。

2 结语

上面对恒温式全自动量热仪各主要机构进行分析，最主要的特色机构是热仪装置的调节。不仅便于量热仪的水平位置校正，而且便于量热仪装置与其它设备管道之间的连接，并且设置的具有缓冲减震功能的滚轮，方便量热仪装置轻松方便的进行移动。在企业的实际生产应用中占有很大的优势。 其主要优点为:

（1）设置的垫块具有调节高度位置的功能，不仅便于量热仪的水平位置校正，而且便于量热仪装置与其它设备管道之间的连接，并且设置的具有缓冲减震功能的滚轮，大大的提高了量热仪装置的组装效率。

（2）活动杆的一端固定连接有防脱块，防脱块的表面与滑孔的内壁接触连接，防脱块的材质为弹性耐磨橡胶，防脱块可以防止活动杆脱离出滑孔，而且具有阻尼的作用。

（3）调节块的形状为圆柱形，调节块的侧面设有径向对称的缺口，调节块具有防滑的作用，而且便于扳手进行固定旋转。

（4）该系统采用高精度铂电阻PT1000作为测温元件并进行了线性化电路设计。

(5)采用完全集成的混合信号片上系统型MCU C8051F350作为系统的核心器件。其内部集成了A/D、D/A转换、前置放大、抽取滤波等多种功能,使得外围电路简单,而且具有很好的性价比。

参考文献：

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5. IS01928: 1995(E)，Solid mineral fuels-Determination of gross calorific value by the bomb calorimeter method and calculation of net calorific value[S]

作者简介：尹明锂（1985－）男，研究生，毕业于重庆大学，副教授，研究方向：电气自动化技术。

备注：此论文是重庆市教育委员会科学技术研究项目《恒温式全自动量热仪研究与设计》的研究成果之一，编号：KJQN201906001。