本發明專利技術公開了雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置及試驗方法，所述裝置包括兩個凍融試驗箱、雙箱間的防凍液循環交換系統、雙箱分別加熱冷卻系統、自動控制系統和存儲系統；雙箱間的防凍液循環交換系統通過交換管道分別與兩個凍融試驗箱連接，雙箱分別加熱冷卻系統通過加熱和冷卻管道分別與兩個凍融試驗箱連接；兩個凍融試驗箱內均裝有溫度傳感器，根據接收到的溫度，自動控制系統分別控制交換管道、加熱和冷卻管道與兩個凍融試驗箱的連接或斷開。本發明專利技術通過自動控制系統使兩個凍融試驗箱分別處于凍和融的不同運行狀態，循環往復，異步運行，在同等試驗量時的能量消耗約為單一試驗箱裝置的30-35％，具有低能耗、低噪音的特點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種混凝土凍融試驗裝置，具體是一種。
技術介紹
混凝土的抗凍性能是評價混凝土長期耐久性指標的一個重要內容，在重要的混凝上工程中，每一個有抗凍要求的混凝土配比幾乎都需要進行抗凍性能檢測(包括配比設計和施工抽檢)，因此每年有大量的抗凍試驗要做。混凝土抗凍試驗設備就是用于檢驗混凝土抗凍性能的試驗設備，主要包括混凝土快速凍融試驗設備、混凝土慢速凍融試驗設備和混凝土單邊凍融試驗設備，其中應用最普遍的是混凝土快速凍融試驗設備。現有的混凝土快速凍融試驗設備均采用單一凍融試驗箱的結構形式，如圖1所示，混凝土快速凍融試驗設備分為室內運行主設備和室外散熱設備兩部分，冷凝放熱器I一般放置在室外作為室外機部分，由于散熱量比較大，通常采用室外散熱水塔(或室外大型風冷設備)的方式進行散熱。試驗時將混凝土抗凍試件放入橡膠試件盒5，再將橡膠試件盒5放入凍融試驗箱A6中，打開電源，在自動控制系統12的指令下，控制壓縮機2和加熱器4分別運行，通過制冷和加熱防凍液，使管路中的防凍液分別處于制冷循環和加熱循環狀態，從而實現凍融試驗箱A6內(包括防凍液和箱內物體)的冷熱循環。混凝上快速凍融試驗設備的國內標準的一次凍融循環歷時一般2.5?4.0h，試件中心溫度上下限一般分別控制在-18±2°C和5±2°C，防凍液的溫度上下限一般分別控制在-25?-23°C和10?15°C。混凝土抗凍試件的尺寸為10mmX 10mmX400mm，一般情況下，一組試件為三塊。從上述國內標準中的溫控范圍和凍融循環歷時短的要求看來，采用單一凍融試驗箱整箱進行制冷和加熱運行時的功率和能耗都是比較大的。在JG/T 243-2009《混凝土抗凍試驗設備》中，將混凝土快速凍融試驗設備按公稱容量分為三個檔次:3組、5組和9組，且有要求“公稱容量為9組、5組和3組的快速凍融試驗設備的滿載最大運行功率分別不應超過llkW、6kW和4kW，且滿載運轉時，每個凍融循環的耗電量分別不應超過33kWh、18kWh和12kWh”。該要求主要是受到試驗室供電功率的限制，混凝土快速凍融試驗設備的最大試件容量一般不超過9組，再大容量的設備需要特殊定制，并有特定供電保證。下面以某公司生產的公稱容量為9組的混凝土快速凍融試驗設備為例，舉例說明混凝土快速凍融試驗設備的能耗情況，該設備為單一凍融試驗箱結構，其經歷冷熱溫度循環的主要包括以下幾部分:1)凍融試驗箱容納的9組試件，總重約為270kg(每個試件約1kg) ；2)防凍液，重約120kg ；3)橡膠試驗盒(包含盒內的介質水)和不銹鋼支架，重約60kg ;4)試驗箱內壁和部分循環管路，詳細重量不詳，低估按20kg計。在凍融循環的過程中，2、3、4部分(總重約200kg)全部經歷防凍液溫度上下限的溫度循環，I部分總體約270kg經歷稍低于防凍液溫度上下限的溫度循環。混凝土快速凍融試驗設備消耗的大量電能就用于1、2、3、4部分的快速冷熱循環過程中，該設備I天若進行8個凍融循環需要消耗兩百多度電。此外，混凝土快速凍融試驗設備的噪音污染也是比較嚴重的。在JG/T 243-2009《混凝土抗凍試驗設備》中還提到混凝土快速凍融試驗設備滿載運轉的工作噪聲不應大于70dB(A)。噪音主要來源于兩個部位:大功率制冷壓縮機和室外散熱水塔(或室外大型風冷設備)。大功率制冷壓縮機的噪音由于設備功率較大，運行噪音很大，很難降低，解決辦法是盡量選用質量好噪音低的壓縮機，必要時還需進行封閉降噪及其他降噪措施，若能降低功率消耗而使用功率較低的壓縮機也可以降低部分噪音。室外散熱水塔(或室外大型風冷設備)也是噪音的主要來源之一，其解決辦法也是盡量選用質量好噪音低的風扇電機(這樣成本會增加很多)，必要時還需進行封閉降噪及其他降噪措施，若能降低功率消耗而使用功率較低的風扇電機也可以降低部分噪音。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種低能耗、低噪音的。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案:一種雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置，采用了雙凍融試驗箱的結構形式，所述裝置包括兩個凍融試驗箱、雙箱間的防凍液循環交換系統、雙箱分別加熱冷卻系統、自動控制系統和存儲系統；所述兩個凍融試驗箱分別稱作凍融試驗箱A、凍融試驗箱B ;所述雙箱間的防凍液循環交換系統通過交換管道分別與凍融試驗箱A、凍融試驗箱B連接，所述雙箱分別加熱冷卻系統通過加熱和冷卻管道分別與凍融試驗箱A、凍融試驗箱B連接；所述兩個凍融試驗箱內均安裝有溫度傳感器，根據接收到的溫度數據，所述自動控制系統分別控制雙箱間的防凍液循環交換系統的交換管道、雙箱分別加熱冷卻系統的加熱和冷卻管道與兩個凍融試驗箱的連接或斷開；存儲系統用于存儲自動控制系統接收到的溫度數據和時間數據。一種利用所述的雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置的試驗方法，通過自動控制系統使兩個凍融試驗箱分別處于凍和融的不同運行狀態，循環往復，異步運行。作為本專利技術進一步的方案:異步運行時的能量交換主要包括兩個過程:第一個過程，當兩個凍融試驗箱異步運行到循環轉換時，一個凍融試驗箱處于高溫狀態，另一個凍融試驗箱處于低溫狀態，通過雙箱間的防凍液循環交換系統直接使兩個凍融試驗箱內的防凍液進行能量相互交換，從而達到對兩個凍融試驗箱分別制冷、加熱的效果，直到兩個凍融試驗箱內的防凍液溫度接近時為止。在這一過程中，高溫防凍液和低溫防凍液的溫度都得到了利用，避免了這一部分原來需要電制冷和電加熱的能量消耗。僅這部分節約的能量就達到了同條件單一試驗箱能量消耗的50%以上，極大的降低了能源消耗。第二個過程，當前面過程中兩個凍融試驗箱內的防凍液溫度接近時，斷開雙箱間的防凍液循環交換系統的交換管路，啟動雙箱分別加熱冷卻系統，利用雙箱分別加熱冷卻系統產生的冷能量和副產品熱能量分別對兩個凍融試驗箱中需要繼續降溫的凍融試驗箱進行制冷，對兩個凍融試驗箱中需要繼續升溫的凍融試驗箱進行加熱，直至需要降溫的凍融試驗箱降溫至設定溫度成為低溫箱，需要升溫的凍融試驗箱升溫到設定溫度成為高溫箱。在這一過程中，制冷系統產生的副產品熱能量得到了利用，不再被白白浪費。與現有技術相比，本專利技術的節能效果顯著。與傳統采用單一凍融試驗箱不同，本專利技術采用了雙凍融試驗箱的結構形式，通過自動控制系統使兩個凍融試驗箱分別處于凍和融的不同運行狀態，異步運行，能夠使系統體系內的能源交換和利用更充分，從而達到大量節約能源的目的。本專利技術的優點:(I)實現了系統體系內的能源交換和利用，節約能源，在同等試驗量時的能量消耗僅為同類現有的單一試驗箱裝置的30?35% ;(2)能突破原來供電限制下的設備容量，可以建造更大容量的設備；(3)降低造價和減少設備體積，由于能量消耗的減少和制冷設備廢熱的利用，可以大大縮小或取消原制冷設備的室外水塔或室外大型風冷設備；(4)能耗的減少促進了設備的小型化，進而降低設備噪音，改善運行環境。【附圖說明】圖1是現有的混凝土快速凍融試驗設備的結構示意圖；圖2是雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置的結構框圖； 圖3是雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置的凍融循環運行第一個步驟/第三個步驟的不意圖；圖4是雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置的凍融循環運行第二個步驟的示意圖；圖5是雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置的凍融循環運行第四個步驟的示意圖；圖中:1-冷凝放熱本文檔來自技高網...
【技術保護點】
雙箱異步式混凝土凍融試驗裝置，采用了雙凍融試驗箱的結構形式，其特征在于，所述裝置包括兩個凍融試驗箱、雙箱間的防凍液循環交換系統、雙箱分別加熱冷卻系統、自動控制系統和存儲系統；所述兩個凍融試驗箱分別稱作凍融試驗箱A、凍融試驗箱B；所述雙箱間的防凍液循環交換系統通過交換管道分別與凍融試驗箱A、凍融試驗箱B連接，所述雙箱分別加熱冷卻系統通過加熱和冷卻管道分別與凍融試驗箱A、凍融試驗箱B連接；所述兩個凍融試驗箱內均安裝有溫度傳感器，根據接收到的溫度數據，所述自動控制系統分別控制雙箱間的防凍液循環交換系統的交換管道、雙箱分別加熱冷卻系統的加熱和冷卻管道與兩個凍融試驗箱的連接或斷開；存儲系統用于存儲自動控制系統接收到的溫度數據和時間數據。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：田軍濤，呂小彬，陳改新，紀國晉，王少江，劉艷霞，李曙光，李蓉，張思佳，
申請(專利權)人：中國水利水電科學研究院，北京中水科海利工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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