CN113083184A - 一种基于相变材料精准控温的反应釜 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于相变材料精准控温的反应釜，涉及反应釜技术领域。该反应釜包括反应釜釜体，上述反应釜釜体内设有反应室、以及与上述反应室进行热传递的调温室，上述反应釜釜体设有内部中空的控温件，上述控温件的中空腔填充有相变材料，上述控温件设置于上述反应室与上述调温室之间，上述控温件用于上述反应室和上述调温室之间的温度传递。本发明解决了目前所使用的反应釜在进行温度的调控时忽高忽低，不能达到精准控温的目的。
Description
技术领域
本发明涉及反应釜技术领域，具体而言，涉及一种基于相变材料精准控温的反应釜。
背景技术
反应釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，例如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等。材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基(哈氏、蒙乃尔、因康镍)合金及其它复合材料。
反应釜内的反应釜在发生反应时需要提供特定的反应温度，对于目前所使用的反应釜，在进行反应釜内温度的调控时忽高忽低，不能达到精准控温的目的。
综上所述，我们提供了一种基于相变材料精准控温的反应釜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于相变材料精准控温的反应釜，解决了目前所使用的反应釜在进行温度的调控时忽高忽低，不能达到精准控温的目的。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种基于相变材料精准控温的反应釜，包括反应釜釜体，上述反应釜釜体内设有反应室、以及与上述反应室进行热传递的调温室，上述反应釜釜体设有内部中空的控温件，上述控温件的中空腔填充有相变材料，上述控温件设置于上述反应室与上述调温室之间，上述控温件用于上述反应室和上述调温室之间的温度传递。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜釜体为立式结构，上述反应釜釜体包括反应釜筒体，上述反应釜筒体的底部密封，上述反应釜的顶端为开口端，上述反应釜筒体的开口端可拆卸设有反应釜筒盖，上述反应室和上述调温室均与上述反应釜筒盖密闭配合。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体内设有反应筒，上述反应筒内腔的两端分别贯穿其侧壁，上述反应筒的一端与上述反应釜筒体底部连接，上述反应筒外套设上述控温件，上述反应筒的内腔形成上述反应室，上述控温件与上述反应釜筒体之间的空腔形成上述调温室。
在本发明的一些实施例中，上述控温件为环形筒，上述环形筒内沿其周向方向设有环形腔，上述相变材料填充于上述环形腔，上述环形筒的内径等于上述反应筒的外径，上述控温件与上述反应釜筒体的底部可拆卸连接。
在本发明的一些实施例中，上述相变材料的体积小于上述环形腔的体积。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体的底部设有环形槽，上述控温件的下端位于上述环形槽内，上述环形槽的内侧设有内螺纹，上述控温件的外侧设有与上述内螺纹啮合的外螺纹。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体的外侧设有排液管、注液管，上述排液管和上述注液管均与上述调温室连通，上述排液管和上述注液管均设有第一阀门。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体的外侧设有泄压阀，上述泄压阀与上述反应室连通。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体外侧设有排料管，上述排料管与上述反应室连通，上述排料管上设有第二阀门。
在本发明的一些实施例中，上述调温室内可拆卸设有连接板，上述连接板设置有加热板。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
一种基于相变材料精准控温的反应釜，包括反应釜釜体，上述反应釜釜体内设有反应室、以及与上述反应室进行热传递的调温室，上述反应釜釜体设有内部中空的控温件，上述控温件的中空腔填充有相变材料，上述控温件设置于上述反应室与上述调温室之间，上述控温件用于上述反应室和上述调温室之间的温度传递。
在进行放热反应时，选择熔点较反应室内反应温度略高的相变材料，在反应室内填充反应原料，在调温室内填充液体，反应室内的反应物在进行反应时，反应室内的温度升高，当反应室内的温度高于相变材料的温度时，控温件内的相变材料吸收反应室内的热量融化，相变材料将热量热传递到液体，达到液体升温的目的，液体抑制了相变材料融化，反应器内升温减慢或停止，达到控温目的。
在进行吸热反应时，选择熔点较反应室反应温度略低的相变材料，在反应室内填充反应原料，在调温室内填充液体，液体的温度略高于反应室内的反应温度，液体的温度传递给控温件内的相变材料，相变材料升温融化，同时将热量传递给反应室，反应室吸收相变材料的热量，相变材料进行凝固，重复上述过程，相变材料持续与液体和反应室内之间进行热交换，达到控温目的，上述液体通过外部设备持续加热。
在上述吸热和放热反应过程中，通过相变材料的缓冲，缓解电供温不够稳定，导致反应稳定性变差的问题。本发明的设计解决了目前所使用的反应釜在进行温度的调控时忽高忽低，不能达到精准控温的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一种基于相变材料精准控温的反应釜的结构示意图一；
图2为图1的剖视图；
图3为本发明实施例一种基于相变材料精准控温的反应釜的结构示意图二；
图4为本发明实施例连接板的结构示意图。
图标：1-排液管，2-第一阀门，3-注液管，4-反应釜釜体，401-反应釜筒体，402-反应釜筒盖，5-泄压阀，6-第二阀门，7-排料管，8-调温室，9-控温件，10-反应筒，11-反应室，12-相变材料，13-加热板，14-连接板，15-滑块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参照图1、图2，本实施例提供一种基于相变材料12精准控温的反应釜，包括反应釜釜体4，上述反应釜釜体4内设有反应室11、以及与上述反应室11进行热传递的调温室8，上述反应釜釜体4设有内部中空的控温件9，上述控温件9的中空腔填充有相变材料12，上述控温件9设置于上述反应室11与上述调温室8之间，上述控温件9用于上述反应室11和上述调温室8之间的温度传递。
值得说明的是，相变材料12(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料12将吸收或释放大量的潜热。相变材料12能实现温度的精确调控。反应室11的底部设有磁力搅拌转子，磁力搅拌转子的设计，用于反应室11内反应物的均匀混合，使反应室11内的反应原料快速反应。
在进行放热反应时，选择熔点较反应室11内反应温度略高的相变材料12，在反应室11内填充反应原料，在调温室8内填充液体，反应室11内的反应物在进行反应时，反应室11内的温度升高，当反应室11内的温度高于相变材料12的温度时，控温件9内的相变材料12吸收反应室11内的热量融化，相变材料12将热量热传递到液体，达到液体升温的目的，液体抑制了相变材料12融化，反应器内升温减慢或停止，达到控温目的。例如相变材料12选择熔点为26°的Ga-In合金，反应室11的反应物温度为25°，液体选择水，能实现反应室11内反应物稳定保持在25°左右。
在进行吸热反应时，选择熔点较反应室11反应温度略低的相变材料12，在反应室11内填充反应原料，在调温室8内填充液体，液体的温度略高于反应室11内的反应温度，液体的温度传递给控温件9内的相变材料12，相变材料12升温融化，同时将热量传递给反应室11，反应室11吸收相变材料12的热量，相变材料12进行凝固，重复上述过程，相变材料12持续与液体和反应室11内之间进行热交换，达到控温目的，上述液体通过外部设备持续加热。
在上述吸热和放热反应过程中，通过相变材料12的缓冲，缓解电供温不够稳定，导致反应稳定性变差的问题。本发明的设计解决了目前所使用的反应釜在进行温度的调控时忽高忽低，不能达到精准控温的目的。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜釜体4为立式结构，上述反应釜釜体4包括反应釜筒体401，上述反应釜筒体401的底部密封，上述反应釜的顶端为开口端，上述反应釜筒体401的开口端可拆卸设有反应釜筒盖402，上述反应室11和上述调温室8均与上述反应釜筒盖402密闭配合。
在上述实施例中，反应釜筒体401的底端为封闭端，反应筒10体的顶端为开口端，反应釜筒盖402的一侧与反应釜筒体401铰接，反应釜筒盖402的另一侧与反应釜筒体401可拆卸连接，上述反应釜筒盖402与反应釜筒体401的可拆卸连接方式为螺栓连接，螺栓连接方式能实现反应釜筒盖402与反应釜筒体401的快速连接与分离。在打开反应釜筒盖402时，可向反应室11内添加反应原料，也可向调温室8内加入补充液体。在这里需要说明的是，反应釜筒盖402与反应釜筒体401通过螺栓连接，仅仅是本发明实施例的一种实施方式，并不是对反应釜筒盖402与反应釜筒体401的连接方式进行限定，在其他实施例中，能实现反应釜筒盖402与反应釜筒体401的其他可拆卸连接结构均能应用在此处，这里就不再进行详细描述。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体401内设有反应筒10，上述反应筒10内腔的两端分别贯穿其侧壁，上述反应筒10的一端与上述反应釜筒体401底部连接，上述反应筒10外套设上述控温件9，上述反应筒10的内腔形成上述反应室11，上述控温件9与上述反应釜筒体401之间的空腔形成上述调温室8。
在上述实施例中，反应筒10与反应釜筒体401的底部为一体成型结构，使反应筒10与反应釜筒体401的连接更稳定，反应釜筒体401的两端均为开放端，在调温室8内填充液体，反应筒10内填充反应物，反应筒10内腔与液体之间通过控温件9进行热量交换，利用控温件9的稳定特性，使得达到反应筒10内温度调控的作用。反应筒10由导热材料制成，导热材料制成的反应筒10能实现反应室11和调温室8之间热量的快速传递。
在本发明的一些实施例中，上述控温件9为环形筒，上述环形筒内沿其周向方向设有环形腔，上述相变材料12填充于上述环形腔，上述环形筒的内径等于上述反应筒10的外径，上述控温件9与上述反应釜筒体401的底部可拆卸连接。
在上述实施例中，环形筒由导热材料制成，导热材料是一种新型工业材料。这些材料是近年来针对设备的热传导要求而设计的，性能优异、可靠。它们适合各种环境和要求，对可能出现的导热问题都有妥善的对策，对设备的高度集成，以及超小超薄提供了有力的帮助，该导热产品已经越来越多的应用到许多产品中，提高了产品的可靠性。环形筒与反应釜筒体401的底部可拆卸连接，可进行控温件9的更换，以更换内部含有不同相变材料12的控温件9，适应于不同的反应物进行反应。
在本发明的一些实施例中，上述相变材料12的体积小于上述环形腔的体积。
在上述实施例中，相变材料12在融化时变为固液混合体，体积会发生相应的改变，相变材料12的体积小于环形腔的体积，以适应相变材料12在融化或凝固时体积的变化。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体401的底部设有环形槽，上述控温件9的下端位于上述环形槽内，上述环形槽的内侧设有内螺纹，上述控温件9的外侧设有与上述内螺纹啮合的外螺纹。
在上述实施例中，控温件9的下端与环形槽通过方式连接，能实现控温件9的快速安装或拆卸。反应釜筒体401的底部设置环形槽，将控温件9放置在环形槽，以增加控温件9与反应釜筒体401底部的密封性，避免了控温件9底部的泄漏，调温室8内的液体流至反应釜筒体401的外接。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体401的外侧设有排液管1、注液管3，上述排液管1和上述注液管3均与上述调温室8连通，上述排液管1和上述注液管3均设有第一阀门2。
在上述实施例中，排液管1的设计，可使调温室8内的液体排出，达到调温室8内液体更换的目的。注液管3的设计，可通过注液管3达到调温室8内液体补充的目的，第一阀门2可调节排液管1、注液管3的流量。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体401的外侧设有泄压阀5，上述泄压阀5与上述反应室11连通。
在上述实施例中，当反应室11内的压力过大时，可通过泄压阀5排出反应室11内的气压，提高本发明反应的安全性。
在本发明的一些实施例中，上述反应釜筒体401外侧设有排料管7，上述排料管7与上述反应室11连通，上述排料管7上设有第二阀门6。
在上述实施例中，当反应室11内的反应物反应完全时，可通过排料管7将反应物排出，第二阀门6的设计，可以调节第二阀门6的流量。
请参照图3、图4，在本发明的一些实施例中，上述调温室8内可拆卸设有连接板14，上述连接板14设置有加热板13。
在上述实施例中，调温室8的侧壁设有插槽，插槽内设有滑槽，连接板14上设置有与滑槽滑动配合的滑块15，以实现加热板13的可拆卸连接。连接板14加热时，可用于调温室8内液体的持续供热。
综上，本发明的实施例提供一种基于相变材料12精准控温的反应釜，其至少具有以下技术效果：
在进行放热反应时，选择熔点较反应室11内反应温度略高的相变材料12，在反应室11内填充反应原料，在调温室8内填充液体，反应室11内的反应物在进行反应时，反应室11内的温度升高，当反应室11内的温度高于相变材料12的温度时，控温件9内的相变材料12吸收反应室11内的热量融化，相变材料12将热量热传递到液体，达到液体升温的目的，液体抑制了相变材料12融化，反应器内升温减慢或停止，达到控温目的。例如相变材料12选择熔点为26°的Ga-In合金，反应室11的反应物温度为25°，液体选择水，能实现反应室11内反应物稳定保持在25°左右。在进行吸热反应时，选择熔点较反应室11反应温度略低的相变材料12，在反应室11内填充反应原料，在调温室8内填充液体，液体的温度略高于反应室11内的反应温度，液体的温度传递给控温件9内的相变材料12，相变材料12升温融化，同时将热量传递给反应室11，反应室11吸收相变材料12的热量，相变材料12进行凝固，重复上述过程，相变材料12持续与液体和反应室11内之间进行热交换，达到控温目的，上述液体通过外部设备持续加热。在上述吸热和放热反应过程中，通过相变材料12的缓冲，缓解电供温不够稳定，导致反应稳定性变差的问题。本发明的设计解决了目前所使用的反应釜在进行温度的调控时忽高忽低，不能达到精准控温的目的。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，包括反应釜釜体，所述反应釜釜体内设有反应室、以及与所述反应室进行热传递的调温室，所述反应釜釜体设有内部中空的控温件，所述控温件的中空腔填充有相变材料，所述控温件设置于所述反应室与所述调温室之间，所述控温件用于所述反应室和所述调温室之间的温度传递。
2.根据权利要求1所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述反应釜釜体为立式结构，所述反应釜釜体包括反应釜筒体，所述反应釜筒体的底部密封，所述反应釜的顶端为开口端，所述反应釜筒体的开口端可拆卸设有反应釜筒盖，所述反应室和所述调温室均与所述反应釜筒盖密闭配合。
3.根据权利要求2所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述反应釜筒体内设有反应筒，所述反应筒内腔的两端分别贯穿其侧壁，所述反应筒的一端与所述反应釜筒体底部连接，所述反应筒外套设所述控温件，所述反应筒的内腔形成所述反应室，所述控温件与所述反应釜筒体之间的空腔形成所述调温室。
4.根据权利要求3所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述控温件为环形筒，所述环形筒内沿其周向方向设有环形腔，所述相变材料填充于所述环形腔，所述环形筒的内径等于所述反应筒的外径，所述控温件与所述反应釜筒体的底部可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述相变材料的体积小于所述环形腔的体积。
6.根据权利要求4所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述反应釜筒体的底部设有环形槽，所述控温件的下端位于所述环形槽内，所述环形槽的内侧设有内螺纹，所述控温件的外侧设有与所述内螺纹啮合的外螺纹。
7.根据权利要求2所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述反应釜筒体的外侧设有排液管、注液管，所述排液管和所述注液管均与所述调温室连通，所述排液管和所述注液管均设有第一阀门。
8.根据权利要求7所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述反应釜筒体的外侧设有泄压阀，所述泄压阀与所述反应室连通。
9.根据权利要求1所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述反应釜筒体外侧设有排料管，所述排料管与所述反应室连通，所述排料管上设有第二阀门。
10.根据权利要求1所述的一种基于相变材料精准控温的反应釜，其特征在于，所述调温室内可拆卸设有连接板，所述连接板设置有加热板。
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| CN114410341A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-29 | 常州大学 | 一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置 |
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