三角形-三角形式三相感应热反应器制造技术

本发明专利技术公开了三角形‑三角形式三相感应热反应器，属于化工、食品和环境技术领域。包括：三柱磁路、励磁线圈、磁耦合管、加热管；励磁线圈缠绕于由导磁材料构成的三柱磁路上；三个磁耦合管为一组，每组磁耦合管分别缠绕于三柱磁路的每根铁芯柱；三个加热管为一组；一组磁耦合管与一组加热管相连接；进样口和出样口设置在磁耦合管或加热管的正中间位置。每组磁耦合管和每组加热管都呈三相三角形联结，磁耦合管组和加热管组的连接呈三相电路的三角形‑三角形结构。该三角形‑三角形式三相感应热反应器具有三个进样口和三个出样口，实现对液态样品进行快速加热处理的同时，可实现三种不同样品的同时进样以及在线收集，且对液态样品无污染。

【技术实现步骤摘要】
三角形-三角形式三相感应热反应器
本专利技术涉及一种三角形-三角形式三相感应热反应器，属于化工、食品和环境

技术介绍
在对液体进行加热杀菌的研究过程中，技术人员曾经尝试将液态食品线圈放置于交变磁场中，以期实现磁热杀菌；但是通常情况下，液态食品、生化溶液、植物浸提液、有机废液等液态样品的磁导率极低，接近于零；因而交变磁场无法直接作用于上述低磁导率液态样品。而在化工、食品和环境等
内，各类化学反应、杀菌处理、提取和水解都需要向物料中输入能量，因此，技术人员对于热处理技术的研究从未停止，都期望能针对液体样品实现高效率的加热并在其内部完成快速的传热和传质过程。射频加热、微波加热、欧姆加热等新的物理场辅助加热技术，均能针对上述液态样品进行快速的加热处理；传统的感应加热技术也通过采用交变磁场作为激励源、高磁导率的铁基类材料为介质实现对上述液态样品的加热处理。上述能够针对液态样品进行快速的加热处理的技术中，欧姆加热又称焦耳加热或电阻加热，它通常使用金属的极板与样品直接接触，利用电场在电导性样品内部激发出足够大的电流密度来诱导其快速生热。但是欧姆加热处理会引起不良的极板间电化学反应、导致极板腐蚀或结垢、出现加工效率降低、重金属泄露和样品污染等问题。特别是在酸性和碱性环境、及大电流密度下，上述问题会立即呈现，故极大的限制了欧姆加热的应用范围。而射频加热和微波加热属于介电加热技术，它们是利用不同频率的电磁波来对偶极矩各异的分子进行激励从而导致的发热。射频加热也使用金属极板，但样品无需与之发生直接的物理接触，所以没有欧姆加热带来的问题出现，但射频加热中极板发射的特定频率电磁波只作用于物理尺寸与该电磁波波长相当的大分子物质，因而样品温升速率不及欧姆电场处理。若要同时具备上述欧姆加热以及射频加热技术所具有的优点，必须研究一种新型加热技术。
技术实现思路
针对目前液态样品快速加热处理中所存在的问题，本专利技术提供一种利用三相三柱磁路中的交变磁通对基于三相电路结构的连续流低磁导率物料或反应介质进行激励，让物料或反应介质自身直接快速生热的感应热反应器，该感应热反应器具有三个进样口和三个出样口，实现对液态样品进行快速加热处理的同时，可实现三种不同样品的同时进样以及在线收集，且对液态样品无污染，尤其针对食品领域内，具有其他加热处理技术所不具备的优势，且能够广泛应用于热杀菌，热灭酶，热提取及催化合成中。本专利技术的第一个目的在于提供一种三角形-三角形式三相感应热反应器，包括：三柱磁路、励磁线圈、磁耦合管、加热管；其中，励磁线圈缠绕于由导磁材料构成的三柱磁路上；所述导磁材料包括：铁基非晶、冷轧硅钢、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶、坡莫合晶、铁氧体；三个磁耦合管为一组，每组磁耦合管分别缠绕于三柱磁路的每根铁芯柱；三个加热管为一组；三个磁耦合管和三个加热管都呈现三相三角形联结；一组磁耦合管与一组加热管相连接；所述三角形-三角形式三相感应热反应器包括至少一组磁耦合管、至少一组加热管；所述三角形-三角形式三相感应热反应器包括三个进样口和三个出样口，每个进样口和出样口设置于每个磁耦合管或每个加热管的正中间位置，保证各支路的连续流物料或反应介质在加热管的停留时间相等。在一种实施方式中，磁耦合管组和加热管组的连接呈现三相电路的三角形-三角形结构，三个进样口分别位于三个磁耦合管的正中间位置，三个出样口分别位于三个加热管的正中间位置。在一种实施方式中，当所述三角形-三角形式三相感应热反应器包括多组磁耦合管和加热管时，多组磁耦合管和加热管通过串联的方式进行连接。在一种实施方式中，所述三角形-三角形式三相感应热反应器中，三柱磁路的导磁材料的总磁通量Φ等于三柱磁路中每个铁芯柱的磁通密度B和三柱磁路中每个铁芯柱的有效导磁面积S之积，即Φ＝BS。在一种实施方式中，加热管中的物料或反应介质阻抗Z可采用阻抗分析仪进行测试，以便根据欧姆定律推算其感应电流密度J，即I＝U/Z，J＝I/S，其中U—加热管两端的感应电压即有效电势差；I—加热管中的感应电流强度；S—加热管的截面积。在一种实施方式中，电源对励磁线圈施加电压后，三柱磁路中每个铁芯柱承载的总磁通量范围为0-7Wb，三柱磁路材料的初始磁导率为1000-60000。在一种实施方式中，加热管和磁耦合管为反应介质流动的支撑物且具有电绝缘性。在一种实施方式中，加热管内径小于磁耦合管内径。在一种实施方式中，加热管截面积与磁耦合管的截面积之比为1:3～1:45。在一种实施方式中，每组磁耦合管和每组加热管都呈现三相三角形联结，磁耦合管组和加热管组的连接呈现三相电路的三角形-三角形结构，此时加热管两端的瞬时感应电压极性相反，加热管中的感应电流密度为1-65A/cm2，以导致其中的物料或反应介质迅速生热。在一种实施方式中，物料或反应介质的电导率需在0.1-40S/m范围。在一种实施方式中，感应电流回路仅存在于磁耦合管和加热管之间，进样口和出样口无漏电，安全。本专利技术的第二个目的在于提供一种加热装置，所述加热装置采用上述三角形-三角形式三相感应热反应器，所述加热装置对电导率在0.1-40S/m范围内的物质进行加热。在一种实施方式中，所述物质为可流动物质。本专利技术的第三个目的在于提供一种上述三角形-三角形式三相感应热反应器和/或上述加热装置在化工、食品和环境领域中的应用。本专利技术有益效果本专利技术提供的三角形-三角形式三相感应热反应器基于电力系统的运行规律设计，采用三相三柱的铁芯磁路作为交变磁场通路。其中，三个磁耦合管和三个加热管都呈现为三相电路的三角形联结。使得加热管中的电导性物料或反应介质会产生出更高的有效电势差，该有效电势差来源于三相电路的线电压，其值为正常相电压的倍，进而导致料液或反应介质的温升效率更高。该三角形-三角形式三相感应热反应器具有三个进样口和三个出样口，实现对液态样品进行快速加热处理的同时，可实现三种不同样品的同时进样以及在线收集，且对液态样品无污染。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为三角形-三角形式感应热反应器I的示意图；图2为三相电路结构的三角形-三角形连接形式示意图；其中，三角形-三角形式三相感应热反应器I；101-三柱磁路；102-励磁线圈；103-磁耦合管组(三角形联结)；104-加热管组(三角形联结)；201-进样口；202-出样口。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本申请专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。实施例1三角形-三角形式三相感应热反应器I，如图1所示，包括三柱磁路101，励磁线圈102，磁耦合管组103，加热管组104；磁耦合管组103包括三个磁耦合管且三个磁耦合管呈三角形联结，加热管组104包括三个加热管且三个加热管也呈三角形联结；其中，励磁线圈102缠绕于由导磁材料构成的三柱磁路101的每个铁芯柱上，所述导磁材料包括：铁基非晶、冷轧硅钢、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶、坡莫合晶、铁氧体；每个铁芯柱上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三角形‑三角形式三相感应热反应器，其特征在于，包括：三柱磁路、励磁线圈、磁耦合管、加热管；其中，励磁线圈缠绕于由导磁材料构成的三柱磁路上；所述导磁材料包括：铁基非晶、冷轧硅钢、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶、坡莫合晶、铁氧体；三个磁耦合管为一组，每组磁耦合管分别缠绕于三柱磁路的每根铁芯柱；三个加热管为一组；三个磁耦合管和三个加热管都呈现三相三角形联结；一组磁耦合管与一组加热管相连接；所述三角形‑三角形式三相感应热反应器包括至少一组磁耦合管、至少一组加热管；所述三角形‑三角形式三相感应热反应器包括三个进样口和三个出样口，每个进样口和出样口设置于每个磁耦合管或每个加热管的正中间位置。

【技术特征摘要】
1.三角形-三角形式三相感应热反应器，其特征在于，包括：三柱磁路、励磁线圈、磁耦合管、加热管；其中，励磁线圈缠绕于由导磁材料构成的三柱磁路上；所述导磁材料包括：铁基非晶、冷轧硅钢、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶、坡莫合晶、铁氧体；三个磁耦合管为一组，每组磁耦合管分别缠绕于三柱磁路的每根铁芯柱；三个加热管为一组；三个磁耦合管和三个加热管都呈现三相三角形联结；一组磁耦合管与一组加热管相连接；所述三角形-三角形式三相感应热反应器包括至少一组磁耦合管、至少一组加热管；所述三角形-三角形式三相感应热反应器包括三个进样口和三个出样口，每个进样口和出样口设置于每个磁耦合管或每个加热管的正中间位置。2.根据权利要求1所述的三角形-三角形式三相感应热反应器，其特征在于，磁耦合管组和加热管组的连接呈现三相电路的三角形-三角形结构，三个进样口分别位于三个磁耦合管的正中间位置，三个出样口分别位于三个加热管的正中间位置。3.根据权利要求1所述的三角形-三角形式三相感应热反应器，其特征在于，当所述三角形-三角形式三相感应热反应器包括多组磁耦合管和加热管时，多组磁耦合管和加热管通过串联的方式进行连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨哪，金亚美，吴石林，徐悦，李丹丹，徐学明，田耀旗，金征宇，陈静静，陈海英，钱陈豪，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32