图1:蒸汽加热导致热点,导致加热不均匀(图片由Hydro-Thermal提供)
DSI加热器可以快速精确地调节,因为控制回路可以测量和响应温度变化。
水热

当使用夹套加热时,每次都能达到完美的温度是化学加工中不可或缺的。这些夹套设计用于控制烹饪温度,使用冷却或加热流体循环的容器周围的冷却或加热夹套。

加热夹套式反应堆的两种主要方法是蒸汽和热水。蒸汽由于其可用性和易用性,通常是工业中许多人的第一种加热方法,但越来越多的化学工程师开始看到在夹套反应器中热水加热的优势。

一种水加热夹套在夹套和容器壁之间具有经过证明的均匀热交换。这确保了在各个阶段均匀的温度控制,消除热点和燃烧,避免热冲击,从而实现更好的质量控制。

夹套加热中的蒸汽

化学处理器通常倾向于使用蒸汽作为夹套反应器的热源。首先,将蒸汽直接注入夹套,并加热到所需的化学反应温度。然后,容器经过冷却阶段,使产品恢复到安全处理温度(或其起始温度),以便进行下一步的处理。

在引入冷却水之前,下一阶段首先除去在夹套底部收集的所有蒸汽和冷凝物。如果冷却水没有正确地加入到夹套中,剧烈的温度变化会引起热冲击,从而导致玻璃衬里容器或钢罐的焊缝开裂和损坏。

蒸汽加热是最简单的加热技术,因为蒸汽的恒定温度既便宜又简单,但在某些应用中效率很低。由于蒸汽分布不均匀和夹套温度较高,蒸汽加热不能提供精确的温度控制。这会导致热点的形成,加剧产品加热不均匀的问题。这增加了产品烧坏的机会,降低了产品质量。

夹套供暖中的热水

使用热水加热夹套反应堆解决了使用蒸汽热所带来的许多问题。最重要的是,用热水可以更精确地控制夹克内的温度。因为热水更均匀地分配热量,消除可能导致产品燃烧的热点的能力更容易做到,提高产品质量。热水也可以回火,随着产品温度的升高而增加,以消除在夹套中使用蒸汽时可能发生的大梯度。

有些化学反应可能会经历一个加热阶段,一个冷却阶段,然后再加热几次。热水系统可以通过以控制的速度引入冷却水或回火水来加热、保持和冷却一个过程。用于夹套的水可以逐渐加热或降低到所需的温度,消除了潜在的热冲击。这使得流程更加简化,因为不需要像使用蒸汽时那样停止生产和等待。

间接与直接蒸汽热水器

加热水是当今制造业最常见的需求。水需要被加热(通常是精确的温度),无论水是用于加工食品、金属、纸浆或纸张或任何其他消费商品。

化学处理器在加热水时有几种选择,其中两种是间接加热方法(如热交换器)或直接加热方法。

间接加热方法通过传热屏障或墙来加热水,通常具有特定的热传导速率。直接加热方法直接将热量传递到水中,并提供即时传热。大多数化学工程师都熟悉热交换器,并将其用于他们的过程,但许多人可能不太了解直接接触蒸汽注入加热。

与间接加热方法不同,直接蒸汽注入(DSI)不像热交换器那样有传热屏障。虽然热交换器可能对某些应用是必要的,但传热屏障具有特定的热传导率,可以延长设备对工艺变化的响应时间。

另一方面,DSI加热器没有屏障。它们可以立即响应温度控制器,确保启动时没有滞后时间,因为流体温度会随着调节的蒸汽流量的变化而立即变化。DSI加热器可以快速精确地调节,因为控制回路可以测量和响应温度变化。这种即时的热量传递提供了两个主要优势:精确的温度控制和能源效率。

蒸汽中20%以上的能量可以表现为感热。由于它是蒸汽的潜热和感热,在给定的过程中,DSI加热器比间接加热方法需要更少的蒸汽流量。此外,冷凝水回流对于DSI系统来说是不必要的,因为所有蒸汽的能量都转移到了工艺过程中。基本上,100%的凝析能被回收。不同的DSI控制阀使用不同的物理原理进行操作。这些控制方案中的每一个都提供多级温度控制精度和其他维护要求。

DSI加热还提供了间接供暖系统所不具备的其他优点。这些节省还可以导致更有效的整体工厂布局,从减少/消除维护需求到需要更少地板空间的紧凑尺寸。DSI技术还包含精确的温度控制,通过将流体加热到精确的温度来节省能源,同时降低设定值和能源需求,从而提高产品质量。

DSI加热解决方案不是只向夹套中引入蒸汽,而是瞬间加热水,然后以均匀的温度包围夹套容器。DSI技术可以确保精确加热,消除热点和老化,同时允许从加热到冷却的平稳过渡,没有热冲击。

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