CN106000254A - 一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，该装置包括电机、减速器、抽气泵、微波源、支架、过滤网、冷凝管、牛角管、积液瓶、微波溃口、温度感应器、密封结构、隔热层、导波管、残渣出口、连接套、搅拌翅片、电器仓、单片机控制系统、搅拌翅片、N2瓶、压力传感器阵列；该装置还包括罐体。本发明单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置采用金属罐体，强度高，能承载大量的反应物料，微波源可以经过均匀放置的四个波导管将微波均匀地辐照到金属罐内对反应物料进行加热。利用单片机通过罐内温度和反应物料重量变化对反应进行控制，可以很好的提高物料转化率，节省能源。

Description

一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置
技术领域
本发明为化工技术和电子电气技术领域，具体涉及一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置。
背景技术
反应罐具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、卫生、无环境污染、保温效果好、使用方便等特点，广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等行业，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，是以参加反应物质的充分混合为前提，对于加热、冷却、和液体萃取以及气体吸收等物理化学变化过程均需要采用搅拌装置才能得到较好的效果，并可为客户设计，加工外盘管反应罐。
反应罐具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、卫生、无环境污染、保温效果好，使用方便，价格便宜等特点。广泛应用于化工、医药、食品等行业，材料采用304不锈钢。可以为用户提供50-5000L二十多个规格、各种不同加热形式的反应罐。
反应罐构造原理、特点：反应罐由罐体、罐盖、搅拌器、夹套、支承及传动装置、轴封装置等组成，材质及开孔可根据用户的工艺要求制定。加热形式有电加热、油加热、气加热、水加热(或冷却)、明火加热、微波加热等。夹套形式分为：夹套型和外半管型，夹套油加热型都设有导流装置。搅拌形式一般有桨式、锚式、框式、螺条式、刮壁式等。高转速类有分散叶轮式、涡轮式、高剪切式、推进器式，供客户根据工艺选择。传动形式有普通电机、防爆电机、电磁调速电机、变频器等，换热器有摆线针轮式、蜗轮式、行星无极变速式。轴封为普通水冷却填料密封、组合式四氟填料密封、机械密封。出料形式有球阀、下展阀。
微波是频率在300MHz到300GHz的电磁波。根据分子的介电结构来分类，分子可以分为极性分子和非极性分子。极性分子会在电磁场的作用下，由散乱的分布状态变为与电磁场方向相同的整齐状态，极性分子就会随着电磁场方向的改变而不断来回变化振动，分子就会产生剧烈的运动，然后极性分子就会互相摩擦碰撞产生大量热量，这些热量能够加热物料而使物料温度上升。与常规加热相比，微波加热具有加热瞬时性、加热均匀性、加热节能性、加热选择性、加热控制性好等优点，使之在生物质能源转化方面具有很大的发展前景。
传统的反应罐的加热方式多采用设置外部加热套，利用加热介质在加热套流动时产生热量，促使罐内温度提高，但是这类加热方式需要外加设备才能使用，不但增加生产成本而且罐内温度不易控制，而罐内的温度对热解反应产物和物料的转化率有很大的影响，这就急需一种可以实时监测罐内温度和反应进行程度，并依此对罐内温度进行控制的新型装置。
发明内容
为解决上诉存在的技术问题，本发明提供了一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，利用微波的热效应及电磁效应提高物料反应速度和转化率，由于微藻水分含量高，干燥过程耗时、耗能，利用微波热解微藻，不但可以节约时间，最重要的是可以节约能源消耗，提高微藻能源利用效率，使得该装置尤其适用于微波热解微藻。利用罐体内置温度传感器和底端压力传感器阵列通过单片机进行智能控制，实现反应罐内物料的一体化低能耗加热搅拌反应的目的。
本发明提供的技术方案如下：
一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，包括电机、减速器、抽气泵、微波源、支架、过滤网、冷凝管、牛角管、积液瓶、微波溃口、温度感应器、密封结构、隔热层、导波管、残渣出口、连接套、搅拌翅片、电器仓、单片机控制系统、搅拌翅片、N2瓶、压力传感器阵列、罐体；
所述罐体上部中心设置支架，所述支架上部设有包含电机的减速器，所述搅拌翅片位于罐体内部，所述罐体上部两侧设置微波源，所述微波源经过导波管导波，所述波导管的底端为微波溃口且微波溃口上设置有密封结构，所述罐体的内壁上包覆有保温层，所述冷凝管上方管道内有抽气泵，所述金属罐体一侧与氮气瓶连接，另一侧与冷凝管连接用于收集生成的油。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，还包括单片机，罐体内部中心设有包含搅拌翅片的搅拌轴，搅拌轴的上部由连接套与减速器连接，电机与单片机连接，单片机通过压力传感器阵列判断剩余物料，控制搅拌速度。所述装置通过压力传感器阵列和温度感应器检测罐内的反应进度和温度，利用单片机通过反应进度和温度对罐内反应进行联动控制。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，除所述波导管底端的微波溃口外，所述波导管的管体上还设有多个附加微波溃口，所述附加微波溃口上设有密封结构。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，所述罐体底端设置有压力传感器阵列，通过检测微小的重量变化反馈物料的剩余量。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，在冷凝管上方的管道内设置抽气泵，抽气泵的左右两侧设置金属网以防止微藻被吸入冷凝管中，金属过滤网放在罐体外面方便清洗。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，四个波导管均匀分布在罐内四周，可以使物料加热均匀，且一个波导管配套一组微波发生器，方便单片机控制。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，所述罐体右侧设有氮气瓶，氮气瓶与金属罐体相连，氮气作为保护气，保持罐内物料在反应始终一直处于无氧状态，使罐内的反应充分进行并将反应生成的气体+油带出罐体。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，所述罐体的左侧通过导管与冷凝管相连，将所产油冷却并收集在积液瓶内。
进一步说明，所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，所述罐体底部壁两侧设有残渣出口。
本发明采用金属罐体能承载大量的反应物料，利用多个波导管经封盖伸入罐体内对物料进行快速加热，微波经过多个波导管均匀地辐照到金属罐体内进行加热催化，提高反应效率和转化率。用罐体内置温度传感器和外置压力传感器通过外置单片机进行智能控制，可使物料反应温度和反应时间得到有效的控制以生成尽可能多的生物柴油，达到定向制油的目的。搅拌装置可以均匀的搅拌物料，进一步提高物料的转化率。在冷凝管上方的管道中加上抽气泵，使生成的生物柴油尽快从罐体内抽离，提高转化率。金属罐体能承载大量的反应物料，罐体两侧留有管道接口，尤其适用于微波热解微藻定向制油。
本发明的有益效果如下：
与现有技术相比，本发明单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置采用金属罐体，强度高，能承载大量的反应物料，微波源可以经过均匀放置的四个波导管将微波均匀地辐照到金属罐内对反应物料进行加热。利用单片机通过罐内温度和反应物料重量变化对反应进行控制，可以很好的提高物料转化率，节省能源。罐内充满的氮气可以将反应生成的油带出罐体，通过冷凝管冷却，收集生成的油。
附图说明
图1是一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置结构示意图；
其中1-电机、2-减速器、3-抽气泵、4-微波源、5-支架、6-过滤网、7-冷凝管、8-牛角管、9-积液瓶、10-微波溃口、11-温度感应器、12-密封结构、13-隔热层、14-导波管、15-残渣出口、16-连接套、17-搅拌轴、18-电器仓、19-单片机制系统、20-搅拌翅、21-N2瓶、22-压力传感器阵列、23-罐体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由附图1所示，一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置包括电机1、减速器2、抽气泵3、微波源4、支架5、过滤网6、冷凝管7、牛角管8、积液瓶9、微波溃口10、温度感应器11、密封结构12、隔热层13、导波管14、残渣出口15、连接套16、搅拌轴17、电器仓18、单片机控制系统19、搅拌翅片20、N2瓶21、压力传感器阵列22、罐体23。罐体23上部设有支架4，支架4上部设有带电机1的减速器2，电机1带动搅拌轴17，搅拌轴17带动搅拌翅片20，搅拌装置能将物料混合均匀，使物料能够均匀受热。微波自微波源4发射，沿波导管14内部传输，自波导管14底端的微波溃口10发射至罐体23内部。罐体23的内部放置大量的温度传感器11，罐体的底端放置压力传感器阵列22，这些传感器与单片机连接，实时监控罐内的反应并进行控制。氮气瓶21通过导管与罐体23相连，不间断的将氮气输入罐体23，一方面使物料受热更加均匀，另一方面将生成的气态油带出罐内。罐内的气体通过导管与冷凝管7相连，氮气直接排向空气，液态油收集在积液瓶9内。与冷凝管相连的导管中放置一个抽气泵3用于抽出罐内的气+油，抽气泵3左右两侧放置过滤网6以防止未反应物料进入冷凝管7。为了收集反应后的物料，金属罐体23的底壁上设有残渣出口15，反应后的的残余物质通过残渣出口15排除，残渣出口15通过阀门控制。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：包括电机(1)、减速器(2)、抽气泵(3)、微波源(4)、支架(5)、过滤网(6)、冷凝管(7)、牛角管(8)、积液瓶(9)、微波溃口(10)、温度感应器(11)、密封结构(12)、隔热层(13)、导波管(14)、残渣出口(15)、连接套(16)、搅拌轴(17)、电器仓(18)、单片机控制系统(19)、搅拌翅片(20)、N2瓶(21)、压力传感器阵列(22)、罐体(23)；
所述罐体(23)上部中心设置支架(5)，所述支架(5)上部设有包含电机(1)的减速器(2)，所述搅拌翅片(20)位于罐体(23)内部，所述罐体(23)上部两侧设置微波源(4)，所述微波源(4)经过导波管(14)导波，所述波导管的底端为微波溃口(10)且微波溃口(10)上设置有密封结构(12)，所述罐体(23)的内壁上包覆有保温层，所述冷凝管(7)上方管道内有抽气泵(3)，所述金属罐体(23)一侧与氮气瓶连接，另一侧与冷凝管(7)连接。
2.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：还包括单片机，罐体(23)内部中心设有包含搅拌翅片(20)的搅拌轴(17)，搅拌轴(17)的上部由连接套(16)与减速器(2)连接，电机(1)与单片机连接。
3.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：所述波导管的管体上还设有多个附加微波溃口(10)，所述附加微波溃口(10)上设有密封结构(12)。
4.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：所述罐体(23)底端设置有压力传感器阵列(22)。
5.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：在冷凝管(7)上方的管道内设置抽气泵(3)，抽气泵(3)的左右两侧设置金属网。
6.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：四个波导管均匀分布在罐内四周，且一个波导管配套一组微波发生器。
7.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：所述罐体(23)右侧设有氮气瓶，氮气瓶与金属罐体(23)相连。
8.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：所述罐体(23)的左侧通过导管与冷凝管(7)相连。
9.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：所述罐体(23)底部壁两侧设有残渣出口(15)。
10.根据权利要求1所述的单片机智能控制的微波热解微藻定向制油装置，其特征在于：所述罐体(23)为金属材料。
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