摘要：随着颗粒导热的研究日益发展，对于颗粒导热系数的测定显得十分重要。本研究针对颗粒堆积的传热性能，专门设计其温度控制系统，力争将温度控制误差限制在0.1℃以内，并能实现温度动态调节。

本研究针对实验室里已有的基于稳态平板法的颗粒堆积层传热性能测试实验台，研究其误差，设计两种方式来实现测定仪的温度控制，即以泓格PIO-D56数字输入输出适配卡配合继电器输出为控制硬件，通过通断加热系统的开关来实现温度的控制和以光电隔离单相交流调压模块与RS485转换模块的配合，通过改变电源电压的方式控制加热系统，编程实现温度的自动控制。此外，实验还将两种不同的温度控制方式进行了精度的比较。

关键词: 颗粒导热、温度控制、继电器、调压模块

毕业设计说明书外文摘要

Title    Design of temperature control system for thermal conductivity determination of particle

Abstract：With the development of the study of thermal conductivity of particles, it is very important to determine the thermal conductivity of particles. In order to investigate the heat transfer performance of the accumulation of particles, this study designed specifically a temperature-control system to limit the temperature control error within 0.1℃ and to realize dynamic regulation of experimental temperature.

This study investigated the errors of a test bed for heat transfer performance of a particle accumulation layer based on a steady-state plate method in the laboratory. It designed two ways of controlling the temperature of the determinator. The first way combined PIO-D56 digital input and output adapter and electric relay as the controlling hardware, controlling the temperature by switching on and off the heating system. The second way coordinated the photoelectric isolated single-phase AC voltage regulator module with the RS485 conversion module, controlling the heating system by changing the supply voltage. It programed to realize the automatic control of temperature. What’s more, these two ways of controlling the temperature were compared with each other in terms of precision.

Keywords： particle heat conduction  temperature control  electric relay   voltage regulating module

目   次

1引言1

1.1颗粒导热研究的背景1

1.2研究内容4

2测定仪误差分析及系统指标设计5

3基于继电器的温控系统设计 8

3.1通断控温实验电路的搭建8

3.2通断控温软件设计10

3.3实验过程11

3.4结果与温度曲线分析13

4基于调压模块的温控系统设计16

4.1调压控温实验电路的搭建16

4.2调压控温软件设计17

4.3成果与温度曲线18

4.4 结果与分析20

结论 23

致谢  25

参考文献26

附录A   29

1  引言

1.1颗粒导热研究的背景

近年来物体热能的研究在中国越发得到学者们的重视。随着能源工业的飞速发展，我国不仅在新能源例如风能、光能、核能等领域开展研究并不断攻克技术难关，对于传统能源的研究也在不断地逐渐细化，开始研究像煤粉[1]、粉碎后的秸秆、林业废弃物等能源颗粒的应用。其中作为新能源发展的重要方向之一的生物质颗粒[2]热转换技术是当前研究的热点。

研究颗粒系统中的热传输是很重要的，然而人们对最简单的固相颗粒热传导却知之甚少，这在某种程度上说是因为这些系统里固有的压力和接触的问题十分复杂。

对于颗粒导热的研究主要涉及到单个颗粒、颗粒堆积层[3]的传热性能研究以及相应测量设备的研发与改进。

   颗粒堆积分为宏观堆积与微观堆积。特别是球体的堆积，近百年来引起各方面专家进行了许多研究[4]。大部分对颗粒系统中传热规律的研究都是局限于宏观层面的研究，在颗粒尺度上的传热研究还比较少，因此，在微观层次上对颗粒之间以及颗粒与传热面之间的传热过程进行深入的研究十分有必要。对于颗粒传热的研究，从对于整体性能中单个颗粒性能的猜测，到后来随着科技水平的进步与各种方法的提出，逐渐剖析出了微观尺度颗粒的性能，不断完善颗粒传热体系，但仍然有许多路有待后人开拓。对于微观尺度颗粒，现有稳态法、热线法、闪光法、瞬态热源法和3ω法等方法进行研究[5]，其中堆积的密度、孔隙率、堆积方式和堆积强度等等都会对堆积层的传热性能产生影响。