Гидравлический принцип технологии Tango и серии Unistat

Основные идеи технологии Tango зародились у Питера Хубера более 15 лет назад. Благодаря тесному сотрудничеству с фармацевтическими компаниями технология оформилась в успешный коммерческий проект и впервые была представлена широкому потребителю в 1990 году. Со временем технология Tang о и термостаты серии Unistat приобрели всеобщую известность.

Традиционно термостаты представлены в форме открытой ванны. Внутри ванны находятся теплообменники в виде змеевиков, а также циркуляционный насос.
В случаях, когда темперируемый объект требует полного или частичного погружения в резервуар, такие термостаты просто идеальны. Если же темперируемый объект не требует погружения, а циркулирующий теплоноситель поступает к объекту по внешнему замкнутому контуру, то применение термостатов с открытыми ваннами влечет за собой эксплутационные недостатки, отрицательно влияющие на показатели процесса темперирования.

Основные недостатки:
1. Резервуар

Внутренний резервуар выполняет две функции:
- Вмещает в себя теплоноситель.
- Делает возможным расширение и сжатие теплоносителя при нагревании и охлаждении.
Чем больше внешний темперируемый объект, тем больше так называемая “приливная волна”. Поэтому внутренняя ванна термостата должна быть достаточно большой, чтобы вмещать в себя изменяющийся по объему теплоноситель. Однако, чем больше внутренняя ванна термостата, тем меньше вырабатываемой мощности трансформируется вовне. Данное явление характеризуется соотношением “ватт на литр” (Вт/л).
Простой пример, демонстрирующий данное соотношение - чайник. Двухлитровый чайник с нагревателем мощностью 1 кВт будет иметь соотношение, равное 500 Вт/л, и для закипания воды в таком чайнике потребуется время x. Тот же самый чайник, наполненный 1 литром воды, имеет соотношение 1000 Вт/л и закипит в два раза быстрее.
Так как контроль процесса зависит от скорости, с которой рубашка реактора может реагировать на поток тепловой энергии, то большой объем теплоносителя является отрицательным тепловым фактором, влияющим на скорость реакции.

2. Поверхность теплообменника
Передача тепла напрямую зависит от площади поверхности теплообменника. Данное явление выражается соотношением “ватт на квадратный сантиметр” (Вт/см?). Чем меньше поверхность теплообменника, тем больше данное соотношение, и тем беднее теплообмен. Теплообменники в форме змеевика имеют сравнительно небольшую поверхость, а значит, являются малоэффективными в процессе теплообмена.

3. Абсорбция влаги
Известный факт - влага всегда оседает на холодных поверхностях. В открытых ваннах оседающая влага образует конденсат на стенках ванн, а также лед на поверхности испарителя. Так как лед является хорошим изолятором, растущий слой льда препятствует теплообмену и увеличивает продолжительность процесса темперирования.

4. Масляные пары
При работе на высоких температурах, как правило, присходит испарение используемого теплоносителя. Едкие испарения оседают на поверхностях, оказывают вред здоровью, ставят под угрозу безопасность работы, засоряя фильтры кондиционеров. В зависимости от температуры процесса темперирования испарения могут становиться взрывоопасными. Взрывоопасность едких испарений значительно уменьшает температурный диапазон использования теплоносителя.

Технология Tango позволяет устранить вышеуказанные недостатки. Теплоноситель циркулирует в герметически изолированном кругообороте. Расширение и сжатие теплоносителя при нагревании и охлаждении становится возможным благодаря использованию расширительного сосуда. Расширительный сосуд изолирован термически, но механически связан с системой циркуляции теплоносителя.
Такая связь означает, что независимо от рабочей температуры термостата, температура теплоносителя в расширительном сосуде отличается от комнатной температуры не более, чем на 2-3 градуса.
Герметическая изоляция позволяет избежать абсорбирования влаги на низких температурах, образования едких испарений на высоких температурах, что значительно увеличивает температурный диапазон использования теплоносителя. Кроме того, герметическая изоляция значительно снижает возможность образования масляных осадков на рабочих поверхностях лаборатории.
Важно отметить, что вышеуказанные преимущества обеспечиваются только за счет применения “пассивных” компонентов и законов физики. Механические или электро-механические клапаны не используются для обеспечения безопасности и эффективности работы оборудования.
Температурный контроль процесса значительно улучшен за счет следующих новшеств:
1.Термостаты серии Unistat не имеют большого внутреннего резервуара. Объем циркулирующего теплоносителя минимален и, как правило, не превышает 2-4 литров. Таким образом, практически вся вырабатываемая термостатом мощность передается вовне.
Данное явление характеризуется соотношением “ватт на литр” (Вт/л). Термостаты серии Unistat имеют самое высокое соотношение “ватт на литр”, что позволяет в кратчайшие сроки осуществлять температурные изменения, четко реагировать на самые динамичные химические процессы.
2.Теплообменные пластины, имеющие большую поверхность и маленький внутренний объем, используются для того, чтобы более эффективно трансформировать тепло.
Данное явление характеризуется соотношением “ватт на квадратный сантиметр” (в/см2). Поскольку соотношение очень низкое, термостаты серии Unistat способны не только вырабатывать, но и трансформировать вовне высокую мощность охлаждения и нагревания без изменения характеристик теплоносителя.
Результат многолетних исследований - мощный, компактный, ориентированный на внешнюю систему термостат, осуществляющий более точный температурный контроль, сокращающий время и увеличивающий достижения в области высокоточного темперирования.

Рисунок 3