一种相变乳液的连续化生产系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种相变乳液的连续化生产系统及方法，包括恒温储罐，用于盛放不同种类的相变原材料；乳化剂储罐，用于储存乳化剂；分散相混合装置，与至少两个恒温储罐和乳化剂储罐连通，供多种相变原材料和乳化剂在其内部混合成分散相；分散剂储罐，用于储存分散介质；相变乳液预混装置，与分散相混合装置和分散剂储罐连通，通过高速旋转的叶轮将分散相与分散剂初步混合成分散系；剪切乳化装置，与相变乳液预混装置连通，通过高速旋转的丝网填料床对分散系进行进一步剪切分散；成品储罐，与剪切乳化装置连通，用于冷却并存储分散处理后的相变乳液。如此设计，实现了相变乳液的连续化生产，可以满足大规模冷却液用相变乳液的批量生产要求。

A continuous production system and method for phase change emulsion

The invention discloses a continuous production system and method for phase change emulsion, which comprises a constant temperature storage tank, which is used for holding different kinds of phase change raw materials; an emulsifier storage tank is used for storing the emulsifier; the dispersed phase mixing device is communicated with at least two constant temperature storage tanks and an emulsifier storage tank, and the phase change raw materials and emulsifiers are mixed in different phases; the dispersant storage tank is used. The phase change emulsion premixing device is connected with the dispersed phase mixing device and the dispersant storage tank, and the dispersed phase and the dispersant are initially mixed and dispersed by a high-speed rotating impeller; the shearing emulsification device is communicated with the phase change emulsion premixing device, and the dispersion system is further dispersed by the high-speed rotating screen filling bed. It is used to cool and store the dispersed phase change emulsion. The continuous production of phase change emulsion can be realized in this way, and the mass production requirement of phase change emulsion for large-scale coolant can be satisfied.

【技术实现步骤摘要】
一种相变乳液的连续化生产系统及方法
本专利技术涉及乳液生产
，具体涉及一种相变乳液的连续化生产系统及方法。
技术介绍
相变乳液是由相变材料微粒和单相传热流体，如去离子水，均匀混合构成的一种多相流体。相变乳液可被用于液冷系统中的载热介质，替代传统液冷系统中的单相冷却液。其作为载热介质时，相变乳液中的相变材料微粒，在吸热端，通过固态到液态的相变，利用其相变潜热吸热；在散热端，通过液态到固态的相变，实现潜热的释放。相变乳液作为冷却介质，具有吸热过程温度变化小的优点，可以平稳发热体的温度波动，对温度敏感型电子元器件的冷却具有突出的优势。相变材料以极小的颗粒形式分布在液体中，比表面积很大，加强了与液体的换热能力。由于工作过程中，相变材料发生相变，提高了相变乳液的表观比热容，也就是冷却液的热携带能力，因此可减小换热器体积及冷却介质流量，有利于发热设备的紧凑化设计。现有的相变乳液生产方法主要是间歇式生产，且相变乳液的分散主要利用剪切乳化机中剪切头转子与定子间狭窄缝隙内的高剪切力破碎液滴，这种设备的处理效率较低，制备小粒径分布的样品需要剪切处理的时间较长，难以满足相变乳液大规模连续化制备过程中高效混合、分散制备以及相变乳液在冷却系统应用中在线循环分散的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种相变乳液的连续化生产系统及方法，以解决现有技术中相变乳液间歇式的生产方式存在的生产效率低、难以满足规模化生产的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：根据第一方面，一种相变乳液的连续化生产系统，包括：至少两个恒温储罐，分别用于盛放不同种类的相变原材料；乳化剂储罐，用于储存乳化剂；分散相混合装置，与所述至少两个恒温储罐和所述乳化剂储罐连通，供多种相变原材料和乳化剂在其内部混合成分散相；分散剂储罐，用于储存分散介质；相变乳液预混装置，与所述分散相混合装置和所述分散剂储罐连通，通过高速旋转的叶轮将分散相与分散介质初步混合成分散系；剪切乳化装置，与所述相变乳液预混装置连通，通过高速旋转的丝网填料床对分散系进行进一步剪切分散；成品储罐，与所述剪切乳化装置连通，用于冷却并存储分散处理后的相变乳液。进一步地，还包括用于实时监控流出所述剪切乳化装置的相变乳液中相变材料粒径分布的粒径分布在线监测装置；所述粒径分布在线监测装置的入口端连通于所述剪切乳化装置和所述成品储罐之间，出口端与所述剪切乳化装置相通。进一步地，所述相变乳液预混装置还连通有添加剂储罐，所述添加剂储罐用于为所述相变乳液预混装置提供添加剂。进一步地，所述分散相混合装置采用连续式搅拌釜，所述连续式搅拌釜连通有缓冲罐。进一步地，所述相变乳液预混装置和所述剪切乳化装置一体化设置在同一剪切乳化设备上，所述剪切乳化设备上设有同步为所述相变乳液预混装置和所述剪切乳化装置提供动力的动力机构。进一步地，所述剪切乳化设备包括罩设在所述相变乳液预混装置和所述剪切乳化装置的外周的剪切乳化腔室，所述剪切乳化腔室包括相通的湍动混合区和剪切破碎区、两个分别供分散相和分散介质通向所述湍动混合区的进料管路和供相变乳液从所述剪切破碎区排出的出料管路；所述相变乳液预混装置设置在所述湍动混合区内、对分散相和分散介质进行混合并提供流动力，所述剪切乳化装置设置在所述剪切破碎区内、对分散系进行剪切分散。进一步地，所述剪切乳化装置包括：丝网填料床，与所述动力机构的输出轴连接，在所述输出轴的驱动下做高速旋转以对所述剪切破碎区内的分散系进行剪切分散；动静态剪切环，包括依次套设在所述丝网填料床的外侧、且通过做相对运动对环间缝隙内的分散系进行二次剪切分散的动态环和静态环；所述动态环和所述静态环均间隔设置有若干供分散系流过的环内间隙。进一步地，还包括控制系统，所述控制系统包括设置在所述恒温储罐和所述分散相混合装置之间、所述乳化剂储罐及所述分散剂储罐和所述相变乳液预混装置之间的用于控制组分流量比例的流量控制装置。根据第二方面，一种相变乳液的连续化生产方法，所述生产方法包括以下步骤：步骤S10、预热原材料：将所有有机相变材料和乳化剂预热至熔点最高的有机相变材料的熔点以上的温度；步骤S20、制备分散相：将乳化剂与各种有机相变材料在分散相混合装置内混合成分散相；步骤S30、初步制备分散系：通过相变乳液预混装置将分散介质与分散相混合，混合制备分散系；步骤S40，对分散系进行剪切分散处理；通过剪切乳化装置对初步制备的分散系进行剪切分散处理，得到相变乳液；步骤S50，冷却并存储相变乳液。进一步地，在所述步骤S50之前，还包括采用粒径分布在线监测装置对剪切乳化装置流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析，若相变乳液中相变材料的粒径分布不满足要求，则相变乳液回流至剪切乳化装置内再次进行剪切分散处理；若相变乳液中相变材料的粒径分布满足要求，则控制相变乳液流入成品储罐内。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的相变乳液的连续化生产系统，在生产相变乳液的过程中，不同的相变原材料先分别在恒温储罐内预热至熔点最高的相变原材料的熔点以上温度，确保所有相变原材料均处于液态且无温差，同时，乳化剂储罐将其内部的乳化剂预热至与相变原材料相同的温度；接着乳化剂和各种相变原材料在分散相混合装置内混合成分散相，以确保各组分均匀分布；之后将分散相和分散剂储罐中的作为连续相的分散介质通向相变乳液预混装置中进行初步预混，形成分散系；最后分散系流入剪切乳化装置内进行剪切分散形成相变乳液，存储在成品储罐中。这种相变乳液的连续化生产系统，在生产过程中不出现沉淀、聚结等问题，相变乳液性能稳定性好，使用寿命长；而且与现有相变乳液的间隙式生产的方式相比，该生产系统的生产效率高，可以实现相变乳液的连续化生产，满足大规模冷却液用相变乳液的批量生产要求。2.本专利技术提供的相变乳液的连续化生产系统，采用粒径分布在线监测装置对剪切乳化装置流出相变乳液中相变材料的粒径分布进行实时监测分析，可以对生成相变乳液的产品品质进行在线监测，可以确保大批量相变乳液生产过程中的产品质量。3.本专利技术提供的相变乳液的连续化生产系统，添加剂储罐在适宜的时机向相变乳液预混装置内添加添加剂，即可保证最后生成相变乳液具有较窄的相变温度区间，又可以改善混合后相变乳液的黏度和稳定性。4.本专利技术提供的相变乳液的连续化生产系统，剪切乳化机综合利用混合机理及分散机理，通过合理的机械结构设计，实现了相变乳液预混装置和剪切乳化装置的一体化集成，相对于传统剪切乳化设备，该设备简化了工艺流程，降低了设备数量，提高了生产效率，可以完成相变乳液的高效混合及分散，实现相变乳液的规模化制备。5.本专利技术提供的相变乳液的连续化生产系统，采用动静态剪切环配合丝网填料床对分散系进行剪切分散的方式，可以对分散系造成连续剪切破碎，并提高分散系剪切乳化效果和生产效率。6.本专利技术提供的相变乳液的连续化生产系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变乳液的连续化生产系统，其特征在于，包括：/n至少两个恒温储罐(1)，分别用于盛放不同种类的相变原材料；/n乳化剂储罐(3)，用于储存乳化剂；/n分散相混合装置(4)，与所述至少两个恒温储罐(1)和所述乳化剂储罐(3)连通，供多种相变原材料和乳化剂在其内部混合成分散相；/n分散剂储罐(5)，用于储存分散介质；/n相变乳液预混装置(7)，与所述分散相混合装置(4)和所述分散剂储罐(5)连通，通过高速旋转的叶轮将分散相与分散介质初步混合成分散系；/n剪切乳化装置(8)，与所述相变乳液预混装置(7)连通，通过高速旋转的丝网填料床(71)对分散系进行进一步剪切分散；/n成品储罐(10)，与所述剪切乳化装置(8)连通，用于冷却并存储分散处理后的相变乳液。/n

【技术特征摘要】
1.一种相变乳液的连续化生产系统，其特征在于，包括：
至少两个恒温储罐(1)，分别用于盛放不同种类的相变原材料；
乳化剂储罐(3)，用于储存乳化剂；
分散相混合装置(4)，与所述至少两个恒温储罐(1)和所述乳化剂储罐(3)连通，供多种相变原材料和乳化剂在其内部混合成分散相；
分散剂储罐(5)，用于储存分散介质；
相变乳液预混装置(7)，与所述分散相混合装置(4)和所述分散剂储罐(5)连通，通过高速旋转的叶轮将分散相与分散介质初步混合成分散系；
剪切乳化装置(8)，与所述相变乳液预混装置(7)连通，通过高速旋转的丝网填料床(71)对分散系进行进一步剪切分散；
成品储罐(10)，与所述剪切乳化装置(8)连通，用于冷却并存储分散处理后的相变乳液。


2.根据权利要求1所述的相变乳液的连续化生产系统，其特征在于，还包括用于实时监控流出所述剪切乳化装置(8)的相变乳液中相变材料粒径分布的粒径分布在线监测装置(9)；所述粒径分布在线监测装置(9)的入口端连通于所述剪切乳化装置(8)和所述成品储罐(10)之间，出口端与所述剪切乳化装置(8)相通。


3.根据权利要求1所述的相变乳液的连续化生产系统，其特征在于，所述相变乳液预混装置(7)还连通有添加剂储罐(6)，所述添加剂储罐(6)用于为所述相变乳液预混装置(7)提供添加剂。


4.根据权利要求1所述的相变乳液的连续化生产系统，其特征在于，所述分散相混合装置(4)采用连续式搅拌釜，所述连续式搅拌釜连通有缓冲罐。


5.根据权利要求1所述的相变乳液的连续化生产系统，其特征在于，所述相变乳液预混装置(7)和所述剪切乳化装置(8)一体化设置在同一剪切乳化设备上，所述剪切乳化设备上设有同步为所述相变乳液预混装置(7)和所述剪切乳化装置(8)提供动力的动力机构(200)。


6.根据权利要求5所述的相变乳液的连续化生产系统，其特征在于，所述剪切乳化设备包括罩设在所述相变乳液预混装置(7)和所述剪切乳化装置(8)的外周的剪切乳化腔室(100)，所述剪切乳化腔室(100)包括相通的湍动混合区(110)和剪切破碎区(120)、两个分别供分散相和分散介质通向所述湍动混合区(110)的进料管路(130)和供相变乳液从所述剪切破碎区(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鹏，谯耕，金露，蓝元良，宋鹏翔，
申请(专利权)人：全球能源互联网欧洲研究院，全球能源互联网研究院有限公司，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE