1. 罐体部分
- 罐体主体
- 一般为圆筒形,这是最常见的形状,因为这种形状在承受压力和物料搅拌时应力分布较为均匀。罐体通常采用不锈钢材质,如304或316L不锈钢。304不锈钢适用于一般的化学环境和食品加工环境;316L不锈钢含有钼元素,对于含有氯离子等腐蚀性较强的溶液有更好的耐腐蚀性,常用于制药、化工等对材质要求较高的行业。
- 罐体的大小根据实际生产需求来确定,从实验室用的小型结晶罐(几升容量)到工业大规模生产用的数千升容量的结晶罐都有。罐体顶部设有进料口,进料口的位置和大小设计要便于物料的加入,并且在进料过程中尽量减少溶液飞溅和杂质混入。底部有出料口,出料口通常会配备阀门,用于控制结晶产品的排出,并且要保证能够将罐内的结晶产品完-全排出。
- 罐壁夹套
- 罐壁夹套是结晶罐的重要组成部分,用于温度控制。夹套环绕在罐体外侧,形成一个封闭的空间。夹套可以通过通入加热介质(如蒸汽、导热油)或冷却介质(如冷却水)来调节罐内溶液的温度。夹套的厚度和材质要保证能够承受一定的压力,并且要有良好的热传导性能,以实现高效的温度调节。
- 保温层(可选)
- 在一些对温度控制要求较高或者需要防止热量散失的情况下,结晶罐会在夹套外层设置保温层。保温层通常采用保温材料,如岩棉、聚氨酯泡沫等。这些材料具有低导热系数,可以有效减少热量的传递,保持罐内温度的稳定,降低能源消耗。
- 观察窗和人孔(可选)
- 观察窗一般安装在罐体的侧面,采用透明的钢化玻璃或有机玻璃等材料,便于操作人员在结晶过程中观察溶液的状态,如晶体的生长情况、溶液的颜色变化等。人孔主要用于设备的检修和内部清理,其尺寸要足够大,以便人员能够进入罐内进行操作。
2. 搅拌系统
- 搅拌轴
- 搅拌轴是传递动力的关键部件,它将电机的旋转动力传递给搅拌桨。搅拌轴通常为不锈钢材质,其直径和长度要根据罐体的大小和搅拌桨的类型来确定。为了保证搅拌轴的稳定性,会在罐体顶部和底部设置轴承座来支撑搅拌轴。在搅拌轴与罐体的连接处,会安装密封装置,防止溶液泄漏。
- 搅拌桨
- 搅拌桨的种类多样,常见的有锚式搅拌桨、桨式搅拌桨、涡轮式搅拌桨、框式搅拌桨等。
- 锚式搅拌桨形状类似于锚,它沿着罐壁和底部运动,主要用于高粘度溶液的搅拌,能够有效防止溶液在罐壁和底部结焦或沉淀,促进晶体在整个罐内均匀生长。
- 桨式搅拌桨结构简单,由若干个桨叶组成,适用于低粘度溶液的搅拌,能够产生较大的循环流量,使溶液在罐内混合均匀。
- 涡轮式搅拌桨类似于涡轮,转速较高,能够产生强烈的剪切力和湍动,适合用于需要快速混合和分散的结晶过程,如在有添加剂加入的结晶过程中,使添加剂能够快速均匀地分布在溶液中。
- 框式搅拌桨是一种综合型搅拌桨,它结合了桨式和锚式搅拌桨的特点,对溶液有较好的上下翻动和圆周方向的搅拌作用,适用于中等粘度的溶液。
3. 温度控制系统
- 温度传感器
- 温度传感器安装在罐体内,用于实时监测溶液的温度。常见的温度传感器有热电偶、热电阻等。热电偶具有响应速度快、测量范围广的优点;热电阻则精度较高,特别是在低温测量时表现出色。温度传感器的位置要选择能够准确反映溶液主体温度的地方,通常安装在靠近搅拌桨的区域,以避免局部温度差异的影响。
- 控制器
- 控制器接收温度传感器传来的信号,并与设定的温度参数进行比较。根据比较结果,控制器调节加热或冷却介质的流量或温度。控制器可以是简单的PID控制器(比例 - 积分 - 微分控制器),也可以是更先进的智能控制器。PID控制器通过调节比例、积分和微分三个参数来实现精确的温度控制,智能控制器则可以根据不同的结晶过程自动调整控制策略。
- 加热/冷却介质管道和阀门
- 加热和冷却介质通过管道进出夹套。管道的材质要与介质和夹套材质相适应,并且要保证良好的密封性。阀门用于控制介质的流量,根据控制器的指令,阀门可以精确调节加热或冷却介质的进入量,从而实现对罐内温度的精准控制。
4. 真空系统(可选)
- 真空泵
- 真空泵是真空系统的核心部件,用于抽出罐内的空气,降低罐内压力。常见的真空泵有旋片式真空泵、水环式真空泵、罗茨真空泵等。旋片式真空泵适用于中低真空度的要求,水环式真空泵结构简单、工作稳定,罗茨真空泵则可以获得较高的真空度,通常在需要高精度真空环境的结晶过程中使用。
- 真空管道和阀门
- 真空管道将真空泵和结晶罐连接起来,管道要保证良好的密封性,防止空气泄漏。真空阀门用于控制真空系统的开闭和真空度的调节,阀门的类型有球阀、蝶阀等,其密封性能要好,以确保罐内能够达到并维持所需的真空度。
- 真空表
- 真空表安装在结晶罐上,用于实时显示罐内的真空度。操作人员可以根据真空表的读数来判断真空系统是否正常工作,以及结晶过程是否在设定的真空条件下进行。