一种电磁感应内加热密闭处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于包括外罐和位于外罐内的非金属内罐，所述外罐与所述非金属内罐构成的空腔内设有感应线圈(4)，所述非金属内罐中含有液体介质(5)，所述液体介质(5)中设有由感应加热材质制成的内加热器(3)。本实用新型具有热效率高，加热速度很快；而且能够对液体精确注入加热功率，从而对消解过程达到精密控制。
【专利说明】一种电磁感应内加热密闭处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电磁感应内加热密闭处理装置，适用于以高温、高压液体处理有机物的化学工业或化学分析反应。
【背景技术】
[0002]化学工业和化学分析中经常会涉及使用高温、高压液体来处理样品的场合，如化学工业中用于废水处理的超临界水氧化(SCWO)技术就是使用374°C、22.1MPa以上的水来氧化处理废水中的有机物；化学分析中经常会使用强酸或强碱的溶液在高温、高压下来消解样品中的有机物，使得样品中的待测元素变为无机态。这些反应中的高压通常是通过升高温度由液体的蒸气压产生的，所以核心问题就在于如何将液体的温度升高，这可以通过外加热和内加热两种方式来实现。
[0003]外加热是在盛装液体的容器(为保证耐压、传热通常使用金属容器或金属内衬其它材质)上进行加热，再通过容器将热量传导给液体，进而提高液体的温度。此种加热方式较为简便，但加热速度较慢，特别是对于耐压的容器器壁通常较厚，传热极慢；另外，这种方式下由于器壁温度最高，所以也最容易发生腐蚀或缺损，在高压条件下容易造成危险。
[0004]目前的内加热主要是通过微波来实现的，利用微波场造成液体分子高速运动发热，这种方式可使液体直接加热，加热速度远快于外加热方式。但由于金属对微波的屏蔽作用，所以此时器壁不能使用金属材质，这会显著影响容器的耐温、耐压性能；另外，由于微波加热的趋肤效应，会造成越靠近器壁的液体温度越高，实际也会造成器壁温度较高，同样不利于器壁的防腐。此外，微波设备较为复杂且成本较高，也会大大增加设备的造价和维护成本。
[0005]专利文献CN2010101478084中描述了一种电磁加热的热水器金属双层内胆，其线圈套在金属双层内胆之外，由于电磁屏蔽作用，实际双层内胆中只有靠近线圈的外层内胆得到了加热，待加热的水流过双层内胆之间，与外层内胆换热而被快速加热。该方案能够快速加热内胆间的水，但外层内胆上由感生出的涡电流产生的热量只有一部分被其内层的水吸收，而另一部分热量则将通过其外壁散失，不能高效转化能量。
实用新型内容
[0006]针对现有技术存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种电磁感应内加热密闭处理装置。
[0007]本实用新型的技术方案为:
[0008]一种电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于包括外罐和位于外罐内的非金属内罐，所述外罐与所述非金属内罐构成的密闭空腔内设有感应线圈4，所述非金属内罐中含有液体介质5，所述液体介质5中设有由感应加热材质制成的内加热器3。
[0009]进一步的，所述内加热器3包括耐腐蚀材质制成的内加热器内核31和内加热器外壳32 ;所述内加热内核31位于密闭的所述内加热外壳32内。
[0010]进一步的，所述感应线圈4位于所述非金属内罐的侧壁下部。
[0011]进一步的，所述感应线圈4位于所述非金属内罐的底部。
[0012]进一步的，所述非金属内罐为由非金属内罐罐体21和内罐罐盖22构成的密闭腔体；所述外罐为由外罐罐体11和外罐罐盖12构成的密闭腔体。
[0013]进一步的，所述外罐的材质为钢材、铝材、铜材、陶瓷、石英或聚醚醚酮；所述非金属内罐的材质为陶瓷、石英、聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯。
[0014]进一步的，所述感应线圈4外围密闭包裹一屏蔽介质层42。
[0015]该装置包括:金属或非金属的外罐罐体11和外罐罐盖12 ;非金属内罐罐体21和内罐罐盖22 ;放置在内罐中的内加热器3 ;放置在内罐21、外罐11之间的感应线圈4及盛放在内罐21里的液体介质5。当感应线圈4通过10?50KHz的交流电后，将在内罐中形成垂直于内加热器3的交变电磁场，由感应加热材质制成的内加热器3将在交变电磁场的作用下发热，使其周围的液体介质5传导加热，从而在内加热器的周边形成一个高温区，并由于液体介质5的对流作用使得全部液体均可流过高温区加热，因此能够对液体精确注入加热功率，从而对消解过程达到精密控制。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的积极效果为:
[0017]本实用新型能够将全部的电功率均被内加热器3完全转化为热能，并完全传导给液体介质，所以热效率很高，加热速度很快，接近微波加热的速度，远快于外加热方式；其次，这种加热方式下，温度最高的区域在液体内部，承压的内外罐罐壁温度最低，有利于罐体防腐和避免发生损伤。最后这种装置的外罐罐体可以使用金属，能够大幅度增加耐压能力，远高于常规的微波内加热方式的承压，而且能够对液体精确注入加热功率，从而对消解过程达到精密控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为电磁感应内加热装置示意图。
[0019]图2为侧壁线圈式电磁感应内加热装置示意图。
[0020]图3为底部线圈式电磁感应内加热装置示意图。
[0021]其中，11-外罐罐体，12-外罐罐盖，3-内加热器，21-内罐，22-内罐罐盖，4_感应线圈，5-液体介质，31-内加热器内核，32-内加热器外壳，42-屏蔽介质层。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型进行进一步详细描述。
[0023]图1电磁感应内加热装置示意图，图中11和12为外罐罐体和外罐罐盖；21和22为非金属内罐罐体和内罐罐盖；3为内加热器，可以在10?50KHz的交变电磁场中感应发热；4为感应线圈，既可以放置在内罐下部，也可以放置在内罐侧壁，用于产生垂直于内加热器的交变电磁场；5为液体介质，会被内加热器加热，从而在内加热器的周边形成一个高温区，并由于对流的原因使得全部液体均可流过高温区加热。
[0024]图2侧壁线圈式电磁感应内加热装置示意图，图中11和12为非金属外罐罐体和外罐罐盖；21和22为非金属内罐罐体和内罐罐盖；31为内加热器内核，可以在1KHz的交变电磁场中感应发热；32为内加热器外壳，由耐腐蚀材质制成，将内加热器内核31完全封闭，防止其腐蚀；感应线圈放置在内罐侧壁，用于产生垂直于内加热器的1KHz交变电磁场；42为屏蔽介质层，用于屏蔽电磁场，防止交变磁场泄露造成功率损失；5为液体介质，会被内加热器加热，从而在内加热器的周边形成一个高温区，并由于对流的原因使得全部液体均可流过高温区加热。
[0025]图3底部线圈式电磁感应内加热装置示意图，图中11和12为金属外罐罐体和外罐罐盖；21和22为非金属内罐罐体和内罐罐盖；31为内加热器内核，可以在50KHz的交变电磁场中感应发热；32为内加热器外壳，由耐腐蚀材质制成，将内加热器内核31完全封闭，防止其腐蚀；感应线圈放置在内罐底部，用于产生垂直于内加热器的50KHz交变电磁场；42为屏蔽介质层，用于屏蔽电磁场，防止金属外罐被交变磁场感应加热；5为液体介质，会被内加热器加热，从而在内加热器的周边形成一个高温区，并由于对流的原因使得全部液体均可流过高温区加热。
[0026]实施例1
[0027]本实施例的装置示意图见图2，图中11和12为非金属外罐罐体和外罐罐盖；21和22为非金属内罐罐体和内罐罐盖；31为硅钢制成的内加热器内核，可以在1KHz的交变电磁场中感应发热；32为内加热器外壳，由石英制成制成，将内加热器内核31完全封闭，防止其腐蚀；感应线圈4由多股细铜线绕成，放置在内罐侧壁，用于产生垂直于内加热器的1KHz交变电磁场；屏蔽介质层42用于屏蔽电磁场，防止交变磁场泄露造成功率损失；5为液体介质，会被内加热器加热，从而在内加热器的周边形成一个高温区，并由于对流的原因使得全部液体均可流过高温区加热。该装置中液体介质为30%硝酸和5%双氧水的混合溶液20mL，其中还混有0.2g大米。将装置密封后，按一定程序低功率通电30min后，期间溶液温度可以达到150°C，压力可达到5MPa。当反应结束，打开罐体后发现，溶液中的大米完全氧化消失，溶液变为淡黄色的清液，完全达到了微波消解的处理效果。
[0028]实施例2
[0029]本实施例的装置示意图见图3，图中11和12为金属外罐罐体和外罐罐盖；21和22为非金属内罐罐体和内罐罐盖；31为不锈钢制成的内加热器内核，可以在50KHz的交变电磁场中感应发热；32为内加热器外壳，由氧化铝陶瓷制成，将内加热器内核31完全封闭，防止其腐蚀；感应线圈4由多层金属膜涂覆形成，放置在内罐底部，用于产生垂直于内加热器的50KHz交变电磁场；屏蔽介质层42用于屏蔽电磁场，防止金属外罐被交变磁场感应加热；5为液体介质，会被内加热器加热，从而在内加热器的周边形成一个高温区，并由于对流的原因使得全部液体均可流过高温区加热。该装置中液体介质为30%的双氧有机废水20mL，其化学需氧量(COD)为14g/L。将装置密封后，按一定程序高功率通电30min后，期间溶液中的高温区可达到400°C，周边压力可达到25MPa，达到了超临界水氧化(SCWO)所需条件。当反应结束，打开罐体后进行测量，COD降至100mg/L以下，消除率达到了 99%以上，完全达到了常规超临界水氧化(SCWO)的处理效果。
【权利要求】
1.一种电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于包括外罐和位于外罐内的非金属内罐，所述外罐与所述非金属内罐构成的密闭空腔内设有感应线圈(4)，所述非金属内罐中含有液体介质(5 )，所述液体介质(5 )中设有由感应加热材质制成的内加热器(3 )。
2.如权利要求1所述的电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于所述内加热器(3)包括耐腐蚀材质制成的内加热器内核(31)和内加热器外壳(32);所述内加热内核(31)位于密闭的所述内加热外壳(32)内。
3.如权利要求1或2所述的电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于所述感应线圈(4)位于所述非金属内罐的侧壁下部。
4.如权利要求1或2所述的电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于所述感应线圈(4)位于所述非金属内罐的底部。
5.如权利要求1所述的电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于所述非金属内罐为由非金属内罐罐体(21)和内罐罐盖(22)构成的密闭腔体；所述外罐为由外罐罐体(11)和外罐罐盖(12)构成的密闭腔体。
6.如权利要求5所述的电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于所述外罐的材质为钢材、铝材、铜材、陶瓷、石英或聚醚醚酮；所述非金属内罐的材质为陶瓷、石英、聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯。
7.如权利要求1所述的电磁感应内加热密闭处理装置，其特征在于所述感应线圈(4)外围密闭包裹一屏蔽介质层(42)。
【文档编号】F24H9/18GK204187816SQ201420628294
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2013年12月15日
【发明者】刘玥萌, 刘武元 申请人:刘玥萌