Классификация термостатов.

При определении базовой конструкции термостата необходимо установить вид исполнительного устройства (элемента) и функциональную схему реализации теплового воздействия исполнительного устройства, число ступеней термостатирования, закон регулирования, а также тип и место установки датчика. Остановимся на особенностях выбора базовой конструкции, опираясь на ряд классификационных признаков термостатов.

Рассмотрим объекты с пренебрежимо малыми собственными тепловыделениями. По расположению заданной температуры стабилизации относительно диапазона изменения температуры окружающей среды термостаты для этих объектов делятся на подогревные , реверсивные и охлаждающие

В качестве исполнительных элементов применяются: в подогревных термостатах — электронагревательные устройства, в реверсивных — термобатареи или холодильные машины с электронагревателями, в охлаждающих — термобатареи или холодильные машины. При этом различают термостаты, у которых основное тепловое взаимодействие исполнительного элемента происходит либо с высокотеплопроводной камерой, либо с газообразной или жидкой средой.

Рисунок 21.1 Базовые функциональные схемы термостатов при взаимодействии исполнительного элемента с камерой

В термостатах первого вида теплообмен между камерой 3 и объектом 1 может быть реализован различными способами, которым соответствуют базовые функциональные схемы, представленные на рис. 21.1.

Теплообмен между объектом 1 и камерой 3 происходит в основном благодаря теплопроводности через элементы крепления 2 объекта 1 к камере 3 (рис. 21.1,а); на рис. 21.1,б объект 1 отделен от камеры 3 газовой или жидкостной прослойкой 7; на рис. 21.1,в для увеличения интенсивности теплообмена между камерой и объектом и степени равномерности теплового воздействия на объект организовано перемешивание газа или жидкости в прослойке 7 между объектом и камерой; на рис. 21.1,г для увеличения равномерности теплового воздействия объект 1 может помещаться в дополнительную теплопроводную камеру 8; на рис. 21.1,д прослойка 7 между основной и дополнительной камерами может быть заполнена кипящим хладагентом.

В термостатах второго вида исполнительное устройство воздействует на газообразную или жидкую среду, которая, в свою очередь, взаимодействует либо непосредственно с объектом, либо с окружающей его теплопроводной камерой. В последнем случае могут быть использованы способы организации теплообмена между камерой и объектом, аналогичные представленным на рис. 21.1, а,б,в.

При непосредственном взаимодействии среды с объектом возможны базовые функциональные схемы, изображенные на рис.21.2: теплообмен между средой 7 и объектом 1происходит благодаря свободной конвекции (рис. 21.2, а), перемешиванию газа или жидкости (рис. 21.2,6), процессу кипения (рис. 21.2, е), прокачке теплоносителя через рабочую камеру (рис. 21.2, г).

Рисунок 21.2 Базовые функциональные схемы термостатов при взаимодействии исполнительного элемента с газообразной или жидкой средой

В реверсивных и охлаждающих термостатах в рабочей камере иногда располагается используемый в качестве холодильного устройства теплообменник 6, в который подается хладагент с низкой температурой из постороннего независимого источника рисунок 21.3. В этом случае изменение управляющего воздействия может осуществляться путем регулирования расхода хладагента. С целью интенсификации теплообмена в термостатах может производиться оребрение объекта или окружающей его дополнительной камеры.

Рисунок 21.2 Реверсивный термостат с хладагентом из независимого источника