[發明專利]間歇式感應熱反應器

有效

• 申請號: 201811607051.5
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109714847B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 楊哪;吳石林;徐悅;金亞美;李丹丹;徐學明;金征宇;董淑宏;袁方洋;謝正軍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H05B6/10
• 分類號: H05B6/10;G01N1/44
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了間歇式感應熱反應器，屬于化工、食品和環境技術領域。包括：鐵芯、初級線圈、磁耦合管、加熱管。鐵芯由軟磁材料構成，所述軟磁材料包括：鐵基非晶、冷軋硅鋼、鐵鎳基非晶、鈷基非晶、鐵基納米晶、坡莫合晶、鐵氧體；初級線圈和磁耦合管都纏繞于鐵芯，磁耦合管與加熱管相連接；進樣口或出樣口均設置在加熱管的端口位置，進樣口和出樣口具有相同電勢，樣品在加熱管中循環流動完成間歇式處理。可使得樣品充分進行反應，或者設置固定的處理時間。該間歇式感應熱反應器對電導性的低磁導率樣品的加熱不采用任何金屬極板和電極，無需外部熱源或輻射，高效且綠色，適合間歇式處理。

技術領域

本發明涉及一種間歇式感應熱反應器，屬于化工、食品和環境技術領域。

背景技術

眾所周知，具有高磁導率的物質處于交變磁場中會產生渦流現象而產生熱量，通過給電磁線圈輸入交變電流或脈沖電流，使得電磁線圈的內側或外側產生一定的交變磁場，從而處于其中的整塊導體內部會出現感應電流。

現實生活中，對于低磁導率的液態樣品，比如化工技術領域內的化學溶液、食品技術領域內的液態食品以及環境技術領域內植物浸提液、有機液等，因為其相對磁導率接近于零，所以即使處于交變磁場中，也不會出現渦流現象，進而也不會出現熱效應，但是，對上述液態樣品的處理都需要向其中輸入能量，為了實現對液態樣品進行高效率的加熱并在其內部完成快速的傳熱和傳質過程，各種新的物理場輔助加熱技術孕育而生，比如射頻加熱、微波加熱、歐姆加熱均可以實現對上述液態樣品進行快速加熱的目的。傳統的感應加熱技術雖然采用了交變磁場作為激勵源，但只能加熱高磁導率的鐵基類材料，使具有高磁導率的鐵基類材料出現熱效應，進而通過熱傳導的方式將熱量傳遞給液體樣品。

且上述歐姆加熱通常使用金屬的極板與樣品直接接觸，利用電場在電導性樣品內部激發出足夠大的電流密度來誘導其快速生熱，但會引起不良的極板間電化學反應、導致極板腐蝕或結垢、出現加工效率降低、重金屬泄露和樣品污染等問題。特別是在酸性和堿性環境、及大電流密度下，上述問題會立即呈現；而射頻加熱中極板發射的特定頻率電磁波只作用于物理尺寸與該電磁波波長相當的大分子物質，樣品無需與之發生直接的物理接觸，所以不會出現上述問題，但是樣品溫升速率不及歐姆電場處理。

發明內容

為了達到既可以避免上述歐姆加熱存在的問題，同時又可以使得樣品快速生熱的目的，本申請公開了一種新型的物理場致熱反應器，通過將進樣口和出樣口均設置在加熱管的端口位置，使得工作過程中，進樣口和出樣口具有相同的電勢，感應電流的回路存在于磁耦合管和加熱管之間，樣品在加熱管中循環流動完成間歇式處理，當充分處理完成后或者處理固定時間后，將樣品取出，進行下一批樣品的處理。

該間歇式感應熱反應器可以設定樣品在其中的反應處理時間，其利用鐵芯中的交變磁通對連續流的低磁導率物料或反應介質進行激勵，讓其自身快速生熱。

本發明的第一個目的在于提供一種間歇式感應熱反應器，包括：鐵芯、初級線圈、磁耦合管、加熱管；

其中，鐵芯由軟磁材料構成，所述軟磁材料包括：鐵基非晶、冷軋硅鋼、鐵鎳基非晶、鈷基非晶、鐵基納米晶、坡莫合晶、鐵氧體；進樣口和出樣口均設置在加熱管的端口位置，樣品在加熱管中循環流動完成間歇式處理；工作過程中，進樣口和出樣口具有相同的電勢，感應電流的回路存在于磁耦合管和加熱管之間；初級線圈和磁耦合管均纏繞于鐵芯上，磁耦合管與加熱管相連接；所述間歇式感應熱反應器包括至少兩個磁耦合管、至少一個加熱管。

在一種實施方式中，電源對初級線圈施加電壓后，鐵芯中承載的總磁通量范圍為0-5Wb，鐵芯的初始磁導率為1000-50000。

在一種實施方式中，加熱管兩端的瞬時感應電壓極性相反，鐵芯中的交變磁通引發磁耦合管中具有電導性的低磁導率反應介質產生出有效的電勢差，加熱管中的感應電流密度為 1-60A/cm²。

在一種實施方式中，加熱管內徑小于磁耦合管內徑。