加熱冷却システムについて

質問

ジャケット付容器の冷却システム設計について困っています。

130℃まで加熱した容器を一定の降温速度(-1～3℃/mim)で40℃まで下げたいのですが、使用出来る媒体は水と蒸気しかありません。（熱媒オイルは不可）
蒸気を減圧するだけでは冷却に時間がかかりますし、お湯は沸騰するので100℃以上では使えないと思っています。
（補足ですが、一定温度で降温する理由は繰返し応力による割れ防止のためです）
また、冷却水流量を調整してジャケットに通す事も考えましたが、水が蒸発してしまい、容器温度が急激に下がる事や、体積膨張をどう処理するかが問題となってしまいます。

容器の温度が85℃ぐらいまで下がればチラーユニットと熱交で温度を下げる事は可能だと考えています。

何か良い方法があればアドバイスお願いします。

回答No.5

hahaha8635 · ベストアンサー

鮎力かければ130度でも水が液体になれますが
https://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%AB%98%E7%AD%89%E5%AD%A6%E6%A0%A1%E5%8C%96%E5%AD%A6II/%E7%89%A9%E8%B3%AA%E3%81%AE%E4%B8%89%E6%85%8B

お礼

アドバイスありがとうございます。
圧力をかけて閉回路にするシステムを組む必要がありますが、検討してみます。

補足

ふと思ったのですが、加圧したお湯で加熱するのは可能だと思うのですが、冷却させるとなると加圧水に熱を吸収させる事になります。
加圧水は熱吸収が可能なのでしょうか？

回答No.6

lumiheart

回答４です

>また、ワークが液体ではないので、熱媒としての転用は出来なさそうです。

本件のワーク材質は何でしょう？

ただ130℃って中途半端な温度だと思うけど
樹脂ペレットとすると溶けかかった飴みたいな状態か？
その状態から冷やしたら中途半端に固まってしまって困るので
そんなワークじゃあないよね？

でも、無機質系の石膏とかセメント原料みたいなワークなら
それくらいの温度でも流動性に変わりはないであろう
それどころかブリッジ対策としてタンク下部から抜き出して
空送ブロアでタンク上部に戻す自己循環してたりする
http://www.sankoair.co.jp/lineup/2011/09/post-1.html
もしそのような空送システムなら
単純に自己循環してるだけで冷却可能なんでは？

よーするに、少々の空送ルート改造だけで解決できるかも？
ってのが前回の趣旨だったんですが

２０００Lの巨大なタンクへの投入／抜き出しはどんなシステムなんでしょう？

補足

説明不足ですいません。
ワークは澱粉みたいなものです。
水分を飛ばすために130℃まで加熱します。そのため、熱をかけても粉状のままです。
空送システムはありません。
単純に上からワークをミキシング容器にフレコンからワークを投入し、下から排出します。
排出はミキサー羽根を回しながらの排出となります。排出後はフレコンで受けます。

本来であれば加熱容器と冷却容器を分かるのが一番良いのですが、予算と高さの関係上、加熱冷却容器を一つとして運用します。
また、空輸はNGのため本装置では使用出来ません。

色々制約がありなかなか難しいのですが、この冷却の問題さえクリア出来れば前に進めるのですが・・・

回答No.4

lumiheart

>また、ワーク（原料）は約2000Lと大きく、、、、

冷却したいのはジャケット容器でなくてワーク温度だよね？
極論すると
中身のワークを抜き出して熱交換器で冷却して、容器ジャケットは高温のままってどう？
http://www.katsukawa.co.jp/010/post_11.html
https://www.hisaka.co.jp/phe/workbook/first_period02.html

よーするに
＞（熱媒オイルは不可）
ワークを熱媒として転用しちゃうのは反則ワザ？

お礼

ご提案ありがとうございます。
今後の参考にさせて頂きます。

補足

ご提案ありがとうございます。
一番良いのは下に冷却容器を設置するのが良いのですが、工場の高さ制限上、ワーク（粉体）を下に落として冷却する事が出来ません...
また、ワークが液体ではないので、熱媒としての転用は出来なさそうです。

回答No.3

chachaboxx

高温水型の温調ユニットの制御範囲に入ってますがダメでしょうか。

http://www.reikeninc.co.jp/kct.html

お礼

情報ありがとうございます。
おそらく圧力をかけるシステムを組まないといけないように思いますが、メーカーに確認してみます。

回答No.2

noname#252332

冷却媒体に実は空気も使えるのではないですか。空冷なら130℃の冷却に問題がありません。ベッセルの一部に冷却フィンを付けて制御されたファンで冷やして温度降下をコントロールすることはできそうです。空想ですが。

　または加圧水型冷却装置にするか。130℃とは自動車のラジエターよりちょっと圧力が高い程度です。
http://awasedi.sakura.ne.jp/pressure_cooker/kouza/atu_toha.html

お礼

ご提案ありがとうございます。

補足

アドバイスありがとうございます。
冷風を直接容器の中に吹き込む事も考えましたが、ワーク（原料）の含水率を調整するための加熱なので不可でした。
また、ワーク（原料）は約2000Lと大きく、おそらく空冷では時間がかかりそうです。

加圧水のアイデアは良さそうな気がします。検討してみます。

回答No.1

ohkawa3

どの程度の熱容量のワークを冷却したいのか、ご質問の文章だけでは不明なので、適用可能なのかは一概に言えませんが、空気を吹き付ける冷却法を選択肢に加えて頂くのがよさそうに思えます。
どのような冷却法をとる場合でも、表面温度と内部温度の関係は、ワークの材質に依存しますので、急速な温度低下を求めても実現できない可能性もあります。
もし宜しければ、もう少々定量的な情報をご提示頂けないでしょうか。

お礼

ご提案ありがとうございます。

補足

アドバイスありがとうございます。
ワーク（原料）の含水率を管理しているため、直接冷風を吹き付けるのは難しいです。
以下、概算ですが具体的な計画となります。
(1)容器（ミキサー付属）
・材質：SUS304
　・伝熱面積：12m2
　・伝熱部の重量：2000kg
　・比熱：0.5kJ/kgK
(2)原料
　・粉体：1000kg
　・比熱：3kJ/kgK
(3)冷却について
　・原料を130℃→60℃に冷却
　・容器を130℃→40℃で冷却