真空玻璃传热系数测量仪的研制

发布时间：2017-04-20 17:07

  本文关键词：真空玻璃传热系数测量仪的研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源危机日益凸显的今天，人类一方面积极主动地寻找新型清洁、可循环的能源来替代传统化石燃料能源，另一方面通过节能减排的方式来减少对能源的消耗。 相关研究表明：因门窗的隔热保温性能不良而引起的能量损耗约占美国全国总耗能的3%，几乎相当于每天损失100万桶石油。因此相关技术人员开始了对门窗节能的研究，取得了喜人成果，并最终将门窗的隔热保温标准提高了一倍。中空玻璃以其优良的隔热保温性能被广泛使用在新建的建筑物上，但其中间的空气层由于气体对流而引起的能量损耗仍然存在，并且中空玻璃在一些高压和低压地区使用时会出现炸裂，高温和低温的地区使用时会出现中间空气层的内结雾现象，限制了使用范围。而真空玻璃与中空玻璃在传热机理上有所不同，有效的解决了中间层气体对流造成的热损失，使其隔热保温性能在中空玻璃的基础上有了大幅度提升，物理结构上的不同使得真空玻璃的机械强度也大大优于中空玻璃，因此得到了世人的广泛认可。 真空玻璃的研究在欧洲、美国、日本起步较早，形成了各自的标准体系和质量检测标准，造成同一块真空玻璃在不同标准下有不同的传热系数值，使得在进行产品隔热保温性能对比时没有统一的参考标准。而我国在这方面的研究起步较晚，大多数还处在其传热机理研究和传热系数理论研究分析计算的阶段。我国于2008年在中空玻璃质量检测标准的基础上修订出真空玻璃的相关质量检测标准，其中涉及到其传热系数的测量方法。 针对我国真空玻璃相关方面的发展现状和生产活动的需求，受西安美尔斯公司的委托，参照最新的国标设计并制作真空玻璃传热系数测量仪。首先分析了真空玻璃国内外的发展现状，然后在研究其传热机理的基础上分析并计算了其理论的传热系数值，在阐述测量仪的测量原理后，对测量仪进行了整机机械结构设计、微控制器选型及其电路和程序设计、PID温度控制算法的研究和仿真、硬件系统选型设计和软件系统的开发以及整机电路板的制作，通过控制静止开关的状态实现对温控器件的开通度(占空比)控制，实现测量过程中的恒温条件，并通过自然配重的方法实现了恒压测量条件下的可靠测量。 真空玻璃传热系数测量仪样机已在实验室环境条件下进行了试用，基本达到了设计要求，且具有一定的稳定性、可靠性和推广价值。虽然实验结果尚且存一些误差，但已基本达到预期的效果，，测量结果对真空玻璃的理论研究和设计及其生产实践活动具有一定的实用价值。能够为真空玻璃及其相关方面的研究和实际生产提供稳定可靠的测量仪器。
【关键词】：真空玻璃 传热系数 恒压测量 PID温度控制与仿真 静止开关
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP216.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 真空玻璃及传热系数11-12
• 1.2 真空玻璃传热系数测量仪的发展现状12-13
• 1.3 真空玻璃传热机理及传热系数的计算13-15
• 1.4 真空玻璃传热系数测量仪的测量原理15-17
• 1.5 本章小结17-18
• 2 系统总体方案设计18-31
• 2.1 总体方案设计原则18-19
• 2.2 总体设计方案19-26
• 2.2.1 测量原理19-20
• 2.2.2 硬件系统的机械设计方案20-25
• 2.2.3 恒压测量的实现25
• 2.2.4 软件系统设计方案25-26
• 2.3 布线技术26-28
• 2.4 MATLAB/Simulink 仿真28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 硬件系统设计31-45
• 3.1 控制器电路设计31-33
• 3.2 温度传感器部分电路设计33-35
• 3.2.1 DS18B20 温度传感器简介34-35
• 3.2.2 硬件连接35
• 3.3 温度控制器电路设计35-38
• 3.3.1 静止开关35-37
• 3.3.2 驱动电路设计37-38
• 3.4 液晶显示电路设计38-39
• 3.5 键盘模块设计39-40
• 3.6 通讯电路设计40-41
• 3.7 电源电路设计41-44
• 3.8 本章小结44-45
• 4 软件系统设计45-62
• 4.1 单片机系统程序45-46
• 4.2 温度控制器程序46-52
• 4.2.1 控制系统性能46-47
• 4.2.2 PID 控制器47-48
• 4.2.3 数字 PID 控制48-49
• 4.2.4 PID 控制算法的参数整定49-52
• 4.3 DS18B20 数据读取52-56
• 4.4 液晶模块软件设计56-59
• 4.5 键盘模块软件设计59-61
• 4.6 下位机控制系统软件抗干扰设计61
• 4.7 本章小结61-62
• 5 测量结果62-64
• 5.1 真空玻璃传热系数测量仪样机的基本操作62
• 5.2 测量结果62-63
• 5.3 仪器误差分析及处理方法63
• 5.4 本章总结63-64
• 6 全文总结及展望64-66
• 6.1 全文总结64-65
• 6.2 展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71
• 攻读学位期间申报的专利71-72
• 攻读学位期间参与项目72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：319118