Схемы регулирования температуры и применение некоторых резервуарных устройств

Thread Content

Последний раз это сообщение редактировалось пользователем yunrun 31 июля 2019 г., 19:19. Контроль температуры резервуарного оборудования — это просто контроль процесса, который позволяет материалу нагреваться или охлаждаться до ожидаемой температуры. В этой статье сравниваются и анализируются преимущества и недостатки нескольких схем контроля температуры резервуарного оборудования, чтобы предоставить справочную информацию по контролю температуры резервуарного оборудования. Обычно существует несколько способов регулирования температуры материалов в резервуарном оборудовании.: ①Непосредственный контакт нагревательной или охлаждающей среды с материалом. ； ②Передача тепла через рубашку бака ； ③Используйте теплообменник. В процессе регулировки температуры контроллер температуры контролирует время и интенсивность нагрева или охлаждающей среды в соответствии с температурным сигналом, поступающим от датчика температуры, для управления температурой материала в резервуаре в соответствии с технологическими требованиями. Выбор решения по контролю температуры обычно определяется конструкцией резервуарного оборудования, условиями технологического процесса и инвестициями. Компания Changhui Instruments представляет вам несколько распространенных схем контроля температуры резервуарного оборудования. 1. Система контроля температуры, при которой нагревательная или охлаждающая среда подается в рубашку резервуара. Принцип конструкции данной системы – теплообмен секционного типа. Его особенностью является то, что горячие и холодные жидкости разделены твердой стенкой, и тепло передается через твердую стенку. В этой конструкции пар и хладагент подаются непосредственно в рубашку. Поскольку температура материала в резервуаре отличается от температуры материала в резервуаре, тепло будет передаваться через стенки резервуара, вызывая повышение или понижение температуры материала. Система использует продолжительность и интенсивность подачи пара или хладагента для достижения контроля температуры материалов резервуара. Система контроля температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда вводится в рубашку резервуара, обычно используется для контроля температуры резервуаров для приготовления раствора и резервуаров для хранения материалов, а также некоторых реакционных резервуаров. ①Система контроля температуры без обратной продувки хладагента показана на рисунке 1. Если материал не требует контроля температуры, в рубашку не подается пар или хладагент. Когда материал в резервуаре необходимо нагреть или поддерживать высокую температуру, пар подается через верхнюю границу рубашки. При контакте со стенкой резервуара с более низкой температурой пар выделяет тепло и конденсируется в жидкость, которая остается вдоль стенки под действием силы тяжести. В то же время тепло передается материалу в резервуаре через стенку резервуара, заставляя его нагреваться или поддерживать высокую температуру. Когда контроль температуры завершен, прекратите подачу пара, подайте сжатый воздух из верхней части рубашки для удаления остатков пара и конденсата в рубашке и отключите подачу сжатого воздуха после завершения продувки. Когда материал в резервуаре необходимо охладить или поддерживать низкую температуру, хладагент добавляется через нижнюю границу рубашки. Когда он соприкасается со стенкой резервуара с более высокой температурой, хладагент поглощает тепло посредством теплопередачи и охлаждает материал, поскольку хладагент непрерывно вводится и выпускается. Когда процесс охлаждения закончится, прекратите подачу хладагента и продуйте сжатым воздухом из верхней части рубашки, чтобы выдуть оставшийся в рубашке хладагент в канализационную трубу. После того, как он будет полностью продут, выключите подачу сжатого воздуха. В трубопроводе с рубашкой необходимо установить предохранительный клапан, чтобы предотвратить несчастные случаи, вызванные избыточным давлением в рубашке. В резервуаре необходимо установить датчик температуры для контроля температуры материала в режиме реального времени. В точке сброса конденсатной воды рубашки необходимо установить сливной клапан, чтобы обеспечить плавный слив конденсатной воды. Для обеспечения точности контроля температуры необходимо использовать термостат для контроля времени и интенсивности пара или хладагента в рубашке, а также производить своевременную регулировку обратной связи на основе температуры материала в реальном времени. Системы контроля температуры без обратной продувки хладагента широко используются в фармацевтической промышленности для резервуаров для приготовления растворов и резервуаров для хранения материалов, где охлаждающей средой является вода, а также для контроля температуры некоторых реакционных резервуаров. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310102131689.png Рисунок 1. Система контроля температуры без обратной продувки хладагента. ② Система контроля температуры с обратной продувкой хладагента. Когда необходимо повторно использовать как можно больше хладагента для экономии эксплуатационных расходов или уменьшения количества загрязняющих веществ, хладагент, остающийся в рубашке после теплообмена, не будет напрямую сбрасываться, а будет полностью восстановлен через трубу обратной промывки. Система контроля температуры обратной продувки хладагента показана на рисунке 2. Этот план добавляет трубу обратной продувки хладагента в соответствующем месте. Управление процессом подъема, охлаждения и поддержания температуры материала аналогично системе контроля температуры без обратной продувки хладагента. После завершения регулирования температуры подача хладагента прекращается, из верхней части рубашки подается сжатый воздух для продувки, а оставшийся в рубашке хладагент выдувается в обратный трубопровод для утилизации. В фармацевтическом производстве такая конструкция может быть использована, когда в качестве охлаждающей среды резервуарного оборудования используется не вода, а растворы типа этиленгликоля. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310112086229.png Рисунок 2. Система контроля температуры для обратной продувки хладагента. 2. Система контроля температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда подается непосредственно в резервуар. Принцип системы регулирования температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда вводится непосредственно в резервуар, представляет собой гибридный теплообмен, который характеризуется прямым смешиванием горячей и холодной жидкостей для теплообмена в резервуаре. В этой конструкции пар и хладагент подаются в резервуар и непосредственно смешиваются с материалом для передачи тепла, заставляя материал нагреваться, охлаждаться или поддерживать температуру. По сравнению с методом контроля температуры рубашки коэффициент теплопередачи и площадь теплообмена этой конструкции значительно увеличены, а ее преимущества заключаются в высокой скорости теплопередачи и простоте оборудования. Система контролирует продолжительность и интенсивность подачи пара или хладагента для достижения контроля температуры материалов в резервуаре. Однако, поскольку нагревательная или охлаждающая среда этой системы находится в прямом контакте с материалом, необходима оценка рисков, чтобы гарантировать, что они не окажут отрицательного влияния на пригодность материала. Система контроля температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда вводится непосредственно в резервуар, показана на рисунке 3. Когда материал не требует контроля температуры, в резервуар не подается пар или хладагент. Когда материал в резервуаре необходимо нагреть или поддерживать высокую температуру, пар подается через паровой интерфейс. При контакте с материалом с более низкой температурой пар выделяет тепло и конденсируется в жидкость, в результате чего материал нагревается или поддерживает высокую температуру. В то же время конденсированная вода остается в резервуаре и смешивается с материалом. По окончании нагрева прекратите подачу пара. Когда материал в резервуаре необходимо охладить или поддерживать низкую температуру, хладагент добавляется с поверхности хладагента. Когда хладагент вступает в контакт с материалом с более высокой температурой, он поглощает тепло, охлаждая материал или поддерживая низкую температуру. В то же время хладагент остается в резервуаре и смешивается с материалом. Когда охлаждение завершится, прекратите подачу хладагента. Поскольку конденсированная вода и хладагент пара после добавления остаются в резервуаре, при использовании этого метода контроля температуры необходимо учитывать количество добавляемого пара и хладагента для достижения желаемого эффекта контроля температуры. Система может быть использована для контроля температуры материалов, не требующих высокой точности контроля и не чувствительных к температуре, а также для контроля температуры некоторых очистных резервуаров для инактивации отходов. Например, эту систему контроля температуры можно использовать для резервуара для инактивации, содержащего жидкие бактериальные отходы, в цехе по производству оригинального раствора рекомбинантного белкового препарата. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310123583701.png Рисунок 3. Система контроля температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда подается непосредственно в резервуар. 3. Система контроля температуры для косвенного контроля температуры рубашки через контур регулирования температуры. Принцип работы системы температурного контроля косвенного регулирования температуры рубашки через контур регулирования температуры заключается в теплообмене перегородочного типа. Система контроля температуры должна быть сконфигурирована с контуром регулирования температуры, который состоит из рубашки, труб, насосов, теплообменников, регуляторов температуры и датчиков температуры. Контур регулирования температуры заполнен теплоносителем, который непрерывно циркулирует под приводом насоса. При протекании через рубашку происходит теплообмен с материалом через стенку резервуара, при этом температура материала в резервуаре повышается, понижается или поддерживается. Теплоносителем может быть вода или термомасло. Система регулирует температуру теплоносителя через теплообменник, а температуру материалов в резервуаре контролирует через перегородку теплообменной рубашки. Система должна быть оборудована клапанами для замены и пополнения теплоносителя, а также должна быть оборудована расширительным баком или расширительным баком для поддержания стабильности давления теплоносителя в контуре. Система контроля температуры для косвенного регулирования температуры рубашки через контур регулирования температуры показана на рисунке 4. Если материал не требует регулирования температуры, контур регулирования температуры не должен работать или не работает с регулированием температуры. Когда материал в резервуаре необходимо нагреть или поддерживать высокую температуру, теплоноситель в контуре регулирования температуры нагревается, а затем переносит тепло через рубашку и передается материалу в резервуаре через стенку резервуара для нагрева или поддержания высокой температуры материала. Когда материал в резервуаре необходимо охладить или поддерживать при низкой температуре, теплоноситель в контуре регулирования температуры охлаждается, а затем низкотемпературное состояние протекает через рубашку, отводя тепло материала в резервуаре через стенку резервуара, так что материал охлаждается или поддерживается при низкой температуре. Когда контроль температуры закончится, остановить работу насоса в контуре регулирования температуры или регулирования температуры теплоносителя, тем самым прекращая регулирование температуры материала. При необходимости на контуре также можно предусмотреть впуск сжатого воздуха для продувки всего контура или секции рубашки. Температура материала в баке контролируется теплоносителем в рубашке, а теплоносителем – теплообменником в контуре регулирования температуры. Этот процесс требует двух теплообменников перегородок, поэтому эффективность теплообмена невысока, но эта система может обеспечить более высокую точность контроля температуры. Поскольку контур регулирования температуры этой системы не находится в прямом контакте с материалами, нет необходимости соблюдать гигиенические требования к выбору компонентов, а стоимость строительства низкая. Системы контроля температуры, которые осуществляют косвенный контроль температуры с рубашкой через контур регулирования температуры, обычно используются в процессах фармацевтического производства, которые требуют высокой точности температуры и требуют длительного контроля температуры, а материалы не подходят для интенсивного перемешивания. Например, эту систему контроля температуры можно использовать в пастеризованных резервуарах для инактивации или резервуарах для инактивации S/D при производстве продуктов крови. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310135175535.png Рисунок 4. Система контроля температуры для косвенного регулирования температуры рубашки через контур регулирования температуры. 4. Система регулирования температуры для прямого регулирования температуры в резервуаре посредством контура регулирования температуры. Система контроля температуры для прямого регулирования температуры в резервуаре через контур регулирования температуры. Принцип работы системы регулирования температуры – теплообмен секционного типа. Система регулирования температуры состоит из контура регулирования температуры и бакового оборудования, образующего циркуляционную систему. Контур регулирования температуры состоит из трубопроводов, насосов, теплообменников, приборов и т.д. Материалы хранятся в резервуарном оборудовании, непрерывно циркулируют в контуре регулирования температуры посредством насосов, нагреваются или охлаждаются при прохождении через теплообменник, а затем перетекают обратно в резервуар для смешивания с другими материалами. Датчик температуры в резервуаре осуществляет обратную связь, чтобы регулировать время и интенсивность подачи пара или хладагента в теплообменник для достижения контроля температуры материала. Система контроля температуры, которая напрямую контролирует температуру в резервуаре через контур регулирования температуры, показана на рисунке 5. Если материал не требует контроля температуры, контур регулирования температуры не должен работать или не работает с контролем температуры. Когда необходимо контролировать температуру материала в резервуаре, включается насос в контуре для циркуляции материала в оборудовании резервуара и контуре регулирования температуры. Материал нагревается или охлаждается при прохождении через теплообменник, затем возвращается в резервуар для хранения для смешивания с другими материалами, а затем снова попадает в контур. Благодаря непрерывной циркуляции температура материала регулируется или поддерживается на подходящем уровне. В этой конструкции температура материала в резервуаре напрямую нагревается или охлаждается через теплообменник. В процессе требуется только теплообмен с одной перегородкой, поэтому эффективность теплообмена высока, и эта система также может обеспечить высокую точность контроля температуры. В этой конструкции материал должен циркулировать в контуре контроля температуры, поэтому части системы, которые контактируют с материалом, должны соответствовать соответствующим требованиям GMP и не должны оказывать какого-либо негативного влияния на качество лекарства, что увеличивает затраты на строительство и техническое обслуживание. Система контроля температуры, которая напрямую контролирует температуру в резервуаре через контур регулирования температуры, подходит для систем с материалами, которые могут храниться централизованно, должны поставляться в несколько точек использования одновременно, предъявляют высокие требования к температуре и допускают сильное перемешивание, например, в фармацевтических системах распределения воды и в системах контроля температуры низкотемпературных систем этанола при производстве продуктов крови. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310152492161.png Рис. 5. Анализ применения системы контроля температуры для прямого регулирования температуры в резервуаре через контур регулирования температуры. Различные производственные процессы предъявляют разные требования к контролю температуры материалов, и дизайнеры должны выбирать разные проектные решения в соответствии с разными условиями работы. Несколько упомянутых выше конструктивных решений являются базовыми конструктивными решениями. В практических приложениях, помимо использования определенного конструктивного решения, определенное конструктивное решение также может быть упрощено или может использоваться несколько конструктивных решений в сочетании. Ниже представлены несколько типичных прикладных решений.: ①Резервуар для хранения раствора. Обычный резервуар для хранения раствора обычно нуждается только в функции охлаждения, а температура не превышает указанную температуру. В этом рабочем состоянии система контроля температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда подается непосредственно в рубашку, может быть упрощена, и может быть сохранена только ее функция охлаждения. Подробности можно увидеть на рисунке 6. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310157545181.png Рисунок 6. Конструкция резервуара для хранения раствора, требующего только функции охлаждения. ② Резервуар для инактивации биологических отходов. Резервуар для инактивации биологических отходов может сочетать в себе характеристики системы контроля температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда вводится непосредственно в резервуар, и системы контроля температуры, в которой нагревательная или охлаждающая среда вводится непосредственно в рубашку. Он устроен таким образом, что пар подается в бак для смешивания и нагрева, а хладагент подается в рубашку для перегородочного охлаждения. Это не только увеличивает скорость переработки отходов инактивации, но и увеличивает объем переработки каждой партии отходов. Подробности см. на рис. 7. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310201461155.png Рисунок 7. Температура резервуаров для инактивации биологических отходов с прямым нагревом и непрямым охлаждением. ③ Резервуарное оборудование с более сложными процессами. Для некоторого резервуарного оборудования с более сложными процессами, такого как ферментационные резервуары, исходя из того, что культуральная среда не чувствительна к температуре, может использоваться система контроля температуры, которая использует комбинацию нагревательной или охлаждающей среды для прохождения непосредственно в рубашку, и систему контроля температуры, которая контролирует температуру рубашки косвенно через контур контроля температуры. Подробности можно увидеть на рисунке 8. Добавьте порты доступа для пара и хладагента в контур контроля температуры и используйте нагревательную или охлаждающую среду для прямой подачи в систему контроля температуры рубашки во время стерилизации культуры, чтобы повысить эффективность теплообмена и сократить время процесса. Во время ферментации и культивирования используется система контроля температуры для косвенного контроля температуры рубашки через контур регулирования температуры, чтобы обеспечить стабильность и точность температуры культуры, чтобы производство могло осуществляться в строгом соответствии с установленным процессом. http://yunrun.com.cn/upload/201907/31/201907310209083062.png Рисунок 8. Конструкция бродильного резервуара с контролем температуры для быстрой стерилизации культуральной среды и точного контроля температуры процесса ферментации. Помимо перечисленных выше условий работы, существует множество других условий работы по температурному контролю резервуарного оборудования. При проектировании системы регулирования температуры резервуарного оборудования необходимо комплексно учитывать стоимость строительства и нормативные требования исходя из обеспечения технологического процесса, а также проектировать систему регулирования температуры, отвечающую различным требованиям. Идеи проектирования и методы работы нескольких систем контроля температуры, представленные в этой статье, хорошо применяются в реальном производственном процессе. В то же время эти схемы регулирования можно использовать в качестве эталонов при проектировании схем регулирования температуры. автор: Источник Ян Люцзюнь: Техническая библиотека yunrun.com.cn/tech/