一种洁净室温湿度智能控制系统的制作方法

本发明涉及洁净室温湿度控制，具体为一种洁净室温湿度智能控制系统。

背景技术：

1、洁净室是一种特殊的环境控制设施，其主要目的是最大限度地减少室内的颗粒物、微生物和其他可能影响产品质量或过程纯度的污染物，这些房间广泛应用于制药、半导体制造、生物技术、精密机械加工等行业中，以确保产品不会受到污染，洁净室温湿度智能控制系统是指用于自动调节和监控洁净室内温度与湿度水平的系统，这种系统对于维护生产过程中的环境稳定性和产品质量至关重要，通常，该系统包括传感器、控制器、执行器(如加热器、冷却器、加湿器或除湿器)会对环境进行调节，还包括软件平台，提供用户界面，允许操作人员监控环境参数、设定阈值、接收警报信息，并进行历史数据分析，这样的系统有助于保持一个稳定的环境条件，这对于许多敏感的应用来说是非常重要的，例如，在半导体制造过程中，即使是微小的温度或湿度变化也可能导致产品缺陷，因此，通过智能控制温湿度，可以提高产品的良率并减少废品。

2、现如今的一部分洁净室温湿度控制通常是利用空调和加湿器进行调节的，而加湿器与空调往往分开设置，这样导致空调出风与水雾分散且方向不一致，这样导致出现洁净室的空气中含水量不均匀的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种洁净室温湿度智能控制系统，以解决上述背景技术中存在的问题。

2、一种洁净室温湿度智能控制系统，包括空调，所述空调前端套设有出风口，所述出风口下部安装有加湿机构，所述加湿机构左部安装有控制机构，所述控制机构的一端通过信号线连接有温湿度传感器，所述加湿机构包括水盒、进水口、电磁阀、输水管、雾化片、吸水棉柱、上水位传感器、下水位传感器，所述水盒固定在出风口下端，所述吸水棉柱垂直设置在水盒内部，所述雾化片连接在吸水棉柱上端，所述出风口内部底端开有凹槽，所述雾化片插接在凹槽内部，所述凹槽中心设有穿孔，所述吸水棉柱与穿孔穿插设置，所述控制机构包括控制盒和控制器，所述控制盒与水盒固定，所述控制器安装在控制盒内部，所述温湿度传感器通过控制器分别与空调和雾化片信号连接，所述上水位传感器、下水位传感器通过控制器与电磁阀信号连接。

3、进一步，通过cfd模拟和现场验证相结合，配置空调的风速和雾化片的雾化效率，确保洁净室内湿度分布的均匀性，包括步骤：

4、s1.建立模型：创建洁净室的三维模型，包括空调出风口、加湿装置、洁净室墙壁；

5、s2.网格划分：对模型进行网格划分；

6、s3.设置边界条件：定义空调出风口、加湿装置和洁净室墙壁的边界条件；

7、s4.定义控制方程，包括连续性方程、动量方程、能量方程、湿度传输方程，各控制方程为：

8、连续性方程：

9、

10、式中，ρ是流体的密度，u是流体的速度向量；

11、动量方程：

12、

13、式中，p是流体的压力，τ是应力张量，g是重力加速度；

14、能量方程：

15、

16、式中，cp是比热容，t是温度，k是热传导率，q是热源；

17、湿度传输方程：

18、

19、式中，y表示雾化效率，d是扩散系数，sy是源项，即雾化片产生的水蒸气；

20、s5.设置初始条件：设置洁净室内部的初始温度和湿度分布；

21、s6.模拟计算：运行cfd模拟，直到达到收敛准则；

22、s7.结果分析：分析不同风速条件下洁净室内部的温度和湿度分布图；

23、s8.优化迭代：根据分析结果调整空调的风速和雾化片的雾化效率，重复模拟直至达到满意的湿度分布均匀性；

24、s9.现场验证：在洁净室内安装多个温湿度传感器，收集实际的湿度分布数据；

25、s10.数据对比：将现场实测数据与cfd模拟结果进行对比，验证模型的有效性。

26、进一步，s3中设置边界条件具体包括：设置出风口不同的风速作为边界条件，设置出风口的温度和相对湿度；设置洁净室边界，包括设置洁净室墙壁的温度和设置洁净室墙壁的相对湿度；洁净室边界设置为无滑移边界条件。

27、进一步，s6中模拟计算的目标是找到最合适的风速设置以确保洁净室内的湿度分布均匀，具体的，通过定义湿度的标准偏差σrh为评估湿度分布均匀性的指标，模拟计算的目标是最小化σrh，包括，

28、定义目标函数：

29、f(u，y)＝σrh

30、其中，u表示流体的速度向量，y表示雾化效率；

31、优化问题：

32、

33、约束条件包括风速范围、湿度范围、雾化效率；

34、模拟步骤：

35、对于每个风速值，运行cfd模拟，得到洁净室内的湿度分布；

36、计算每种风速条件下的σrh，

37、选择σrh最小的风速值和雾化效率作为最优设置。

38、进一步，s8中在优化迭代的具体步骤包括：设定初始风速值和雾化效率值，使用设定的风速和雾化效率值进行cfd模拟，分析模拟结果，获取湿度分布图和湿度均匀性评估指标σrh，评估模拟结果的湿度分布均匀性，如果湿度均匀性指标σrh没有达到预期的目标值，则根据模拟结果调整风速和雾化效率值，使用调整后的风速和雾化效率值再次进行cfd模拟，分析新的模拟结果，比较调整前后的湿度均匀性指标σrh，如果新的湿度均匀性指标σrh有所改善，但仍未达到目标值，则返回s继续调整参数，如果新的湿度均匀性指标σrh已经达到或接近目标值，则停止迭代过程，对最优设置进行最终模拟，确认湿度分布的均匀性。

39、进一步，所述出风口左右两端均设有旋钮，右端的所述旋钮左部固定有螺杆，所述螺杆末端与出风口螺纹连接，左端的所述旋钮右部固定有定位杆，所述定位杆末端与出风口活动贯穿，所述螺杆和定位杆末端均与空调插接，所述旋钮外部转动连接有转环，所述转环表面固定有连杆，所述出风口上端固定有齿轮盒，所述齿轮盒内部中间转动连接有齿轮，所述齿轮前后两侧对称啮合连接有齿条，所述齿条末端贯穿齿轮盒，所述齿条末端与同侧的所述连杆上端固定。

40、进一步，所述空调左右两端前部固定有滑块，所述出风口内壁左右两端后部开有滑槽，所述滑块与滑槽滑动连接，所述滑块外端开有插孔，所述螺杆和定位杆末端分别与两个插孔插接，所述旋钮外部设有凸环，所述转环内壁设有环形凹槽，所述凸环位于环形凹槽内部并与环形凹槽活动连接。

41、进一步，所述进水口设置在水盒右端，所述电磁阀的出水端与进水口连接，所述电磁阀的进水端与输水管的出水端连接，所述上水位传感器、下水位传感器分别安装在水盒内壁左端上下两侧。

42、有益效果：

43、本技术提供了一种洁净室温湿度智能控制系统，该系统通过一系列的技术措施实现了对洁净室内温度和湿度的精确控制，具体有益效果如下：

44、1.出风口设计与安装便利性：

45、通过特定的滑块与滑槽设计，简化了出风口与空调的连接过程，使得出风口的安装与拆卸变得更加简便快捷，便于维护和检修。

46、采用旋钮、螺杆和定位杆的组合，确保出风口与空调的牢固连接，防止在使用过程中意外脱落。

47、2.湿度控制的智能化：

48、通过加湿机构与控制机构的集成，实现了对洁净室内湿度的自动调节。

49、使用pid控制算法，能够根据温湿度传感器的实时数据，自动调整空调和雾化片的工作状态，确保洁净室内湿度保持在设定范围内。

50、通过数学模型计算所需的雾化效率，确保洁净室内湿度分布的均匀性。

51、自动补水系统通过上水位传感器和下水位传感器的配合，实现自动补水，保证雾化片工作的连续性。

52、3.温度控制的精确性：

53、pid控制算法的应用确保了洁净室内温度的精确控制，减少了温度波动，提高了系统的稳定性。

54、4.湿度分布的均匀性：

55、通过cfd模拟与现场验证相结合的方法，优化空调的风速和雾化片的雾化效率，确保洁净室内湿度分布的均匀性，提高产品的良率并减少废品。

56、出风口采用扩散型设计，内部设置细密的网格结构，进一步分散气流，提高湿度分布的均匀性。

57、5.生产过程的一致性和高效性：

58、通过对洁净室内湿度分布的优化，减少环境因素对生产过程的影响，提高产品的良率和一致性。

59、降低废品率，减少原材料和能源的浪费，降低生产成本。

60、综上所述，本技术的技术方案能够有效地解决现有洁净室温湿度控制系统中存在的问题，提高系统的智能化水平和控制精度，进而提升生产过程的质量和效率。