KADAMM ЦТ-Н — Термостаты нагревающие циркуляционные RT…+250 °C

Открытая баня из нержавеющей стали SUS304 и регулирование в диапазоне RT…+250 °C — так устроены нагревающие циркуляционные термостаты KADAMM ЦТ-Н. Ряд из четырёх типоразмеров с банями 12, 27, 47 и 65 л обслуживает рубашки стеклянных реакторов на 1–100 л. Теплоноситель гонит через рубашку насос производительностью 8–12 л/мин; PID-регулятор с автонастройкой держит уставку с точностью ±1 °C по датчику в бане; на цифровом индикаторе с шагом 0.1 °C видны заданное и текущее значения. Ни один другой жидкостный термостат KADAMM не поднимается до +250 °C: у ЦТ-НЗ с закрытым контуром и у бань ЦТ-Б потолок +200 °C. Охлаждать ЦТ-Н не умеет — холодильника в нём нет, и баня не опустится ниже комнатной температуры; для отвода тепла от рубашки служат криотермостаты ЦТ-К и криостаты ЦТ-О.

Ряд ЦТ-Н: четыре бани объёмом 12–65 л

Младший KADAMM ЦТ-Н5 имеет баню 12 л с минимальной заливкой 9 л, нагреватель 2000 Вт и насос 60 Вт (8 л/мин, напор 4 м); питается от 220 В, габариты 310×350×430 мм, масса нетто 15 кг, брутто 17 кг. По листу подбора KADAMM он рассчитан на реакторы 1, 2, 3 и 5 л. У KADAMM ЦТ-Н20 баня 27 л (минимум 17 л), нагрев 3000 Вт, насос 180 Вт, питание также 220 В, габариты 405×530×600 мм, масса 30 / 35 кг; под реакторы 10 и 20 л. KADAMM ЦТ-Н50: баня 47 л (минимум 30 л), нагрев 5000 Вт, насос 180 Вт, 220 В, 510×540×600 мм, 35 / 40 кг; реакторы 30 и 50 л. Старший KADAMM ЦТ-Н100 получил баню 65 л (минимум 45 л), нагреватель 8000 Вт и насос 250 Вт на 12 л/мин с напором 7 м; питание 380 В, габариты 500×580×660 мм, 40 / 45 кг; реакторы 80 и 100 л. Всем четырём артикулам присущи диапазон RT…+250 °C, стабильность ±1 °C, баня и тракт из SUS304 и защита от перегрева со звуковым сигналом. Если первые три модели включаются в обычную однофазную розетку 220 В, то ЦТ-Н100 с его 8 кВт нагрева нуждается в трёхфазной линии 380 В. Во взрывозащищённом исполнении ряд не выпускается: для взрывоопасных зон есть Ex-версии термостатов закрытого контура KADAMM ЦТ-НЗ.

Плюсы и ограничения открытой бани из SUS304

Из всех схем жидкостного термостата открытая баня проще всего устроена и легче всего ремонтируется. Теплоноситель видно сразу, масло доливают или заменяют водой, ничего не разбирая; крышку можно снять и поставить в свободное пространство колбу либо штатив с пробирками — они термостатируются одновременно с рубашкой. Ёмкость из SUS304 не ржавеет ни с водой, ни с силиконовым маслом, а отмыть её можно стандартными лабораторными средствами. Плата за открытость — теплоноситель соприкасается с воздухом. Вода выше +70…+80 °C при долгой работе испаряется, её приходится подливать; масло при +150…+250 °C понемногу окисляется, слегка пахнет и даёт над баней туман, который требуется удалять. Поэтому на высоких температурах прибор размещают в вытяжном шкафу или под зонтом, а баню накрывают штатной крышкой. Масло берут малолетучее, с точкой вспышки выше рабочей температуры. Переходя с воды на масло, просушивают баню, шланги и рубашку: оставшаяся вода при +100 °C закипает в масле и выбрасывает его.

Датчик типа K, точность ±1 °C и защита нагревателя

Температурой управляет PID-регулятор с самонастройкой. Когда прибор впервые выходит на уставку, он сам подбирает коэффициенты под реальную нагрузку — объём бани, рубашки и шлангов, вязкость масла — и затем удерживает баню в пределах ±1 °C, не проскакивая заданное значение. Температуру в бане меряет термопара типа K; если показания должны совпадать с датчиком реактора, их корректируют по эталонному термометру. Учтите: ±1 °C относится именно к бане. На среду в реакторе влияют теплопередача через стенку, потери в шлангах и тепло самой реакции, так что процесс контролируют по PT100 реактора, а термостатом выставляют температуру рубашки с требуемым перепадом. Перегревную защиту регулятор не контролирует: стоит превысить заданный предел — нагреватель обесточивается, включается звуковой сигнал. Так одновременно предотвращается разложение масла и тепловой удар по стеклу рубашки, если пропала циркуляция.

Подбор нагревающего термостата под реактор

В KADAMM термостат подбирают по рубашке, а не по колбе: бане нужен запас теплоносителя, чтобы заполнить рубашку и шланги и не опуститься ниже минимальной метки. У реакторов РЕА-Р объём рубашки — 0.4–0.8 л для колб 1–5 л, 8 л для 10 и 20 л, 9 и 16 л для 30 и 50 л, 25 л для 100 л. Из этого вытекает ряд: на 1–5 л — ЦТ-Н5 с баней 12 л, на 10–20 л — ЦТ-Н20 с баней 27 л, на 30–50 л — ЦТ-Н50 с баней 47 л, на 80–100 л — ЦТ-Н100 с баней 65 л. Далее смотрят на мощность нагрева: её должно хватать, чтобы за разумное время прогреть и баню, и загрузку реактора, поэтому с размером колбы она увеличивается от 2 до 8 кВт. Затем — на запас по температуре. Рубашка всегда горячее продукта, и для процесса при +200 °C предел прибора должен быть выше; +250 °C у ЦТ-Н покрывают и перепад через стенку, и потери в линии. До ~+90 °C можно работать на воде, выше — на силиконовом масле. Чем длиннее и уже шланги, тем больше теплопотери, тем сильнее разница температур бани и рубашки и тем меньшая часть подачи 8–12 л/мин доходит до рубашки; трассу поэтому укорачивают до минимума и утепляют.

Когда лучше закрытый контур, циркуляционная баня или криотермостат

Предел +250 °C, точность ±1 °C и открытый доступ к бане — вот задачи для ЦТ-Н. Когда же масло при +150…+200 °C должно работать долго, а вытяжки нет и запах с испарением недопустимы, либо работа идёт во взрывоопасной зоне, выгоднее взять закрытый термостат KADAMM ЦТ-НЗ: в нём теплоноситель изолирован от воздуха, а модели ЦТ-НЗ20Ex, ЦТ-НЗ50Ex и ЦТ-НЗ100Ex имеют взрывозащиту. Если отклонение до 2.5 % от уставки приемлемо, но нужны высокая подача и магнитный насос без сальника, уместна циркуляционная баня KADAMM ЦТ-Б на 15–25 л/мин. Если реакцию приходится ещё и охлаждать — экзотермия, кристаллизация, стадии на холоде, — нагревающий прибор меняют на криотермостат KADAMM ЦТ-К : он греет до +200 °C и охлаждает до −20, −40 или −80 °C. Для одного только охлаждения, например конденсаторов роторных испарителей KADAMM РИ-1 и РИ-3, служат криостаты KADAMM ЦТ-О — к конденсатору нагревающий термостат не подсоединяют.

Нагревающие термостаты KADAMM ЦТ-Н относятся к лабораторному электрооборудованию. Их соответствие техническим регламентам ЕАЭС подтверждено: ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования» и ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств». Производство ведётся по системе менеджмента качества ISO 9001, на приборы наносится маркировка CE. В комплекте — паспорт, русскоязычное руководство по эксплуатации и декларация соответствия.

Баню и тракт изготавливают из нержавеющей стали SUS304, которая выдерживает воду и силиконовые масла до +250 °C. Взрывозащиты у прибора нет, его ставят в обычной лаборатории; если масло нагревают выше +100 °C — в вытяжном шкафу или под зонтом, накрыв баню крышкой. Во взрывоопасных зонах применяют Ex-версии закрытых термостатов KADAMM ЦТ-НЗ.

• Электропитание и защита — для ЦТ-Н100 (нагреватель 8000 Вт, 380 В) прокладывают трёхфазную линию согласно паспорту; ЦТ-Н5, ЦТ-Н20 и ЦТ-Н50 работают от 220 В, 50 Гц при мощности нагрева 2000, 3000 и 5000 Вт, им нужна собственная заземлённая линия, автомат которой выбран по мощности.
• Работа с горячей баней — баня открыта и греется до +250 °C, поэтому масло берут с вспышкой выше рабочей температуры, баню накрывают крышкой, а руки и глаза защищают; шланги вместе с хомутами подбирают под температуру теплоносителя.
• Перегрев — если заданный предел превышен, нагреватель отключается независимым контуром и звучит сигнал.
• Стойкость материалов — воду и силиконовые масла SUS304 переносит; кислые и хлорсодержащие, то есть агрессивные теплоносители заливать нельзя.
• Комплект документов — к бане прилагаются декларация соответствия ТР ТС, паспорт и руководство по эксплуатации; протоколы и сертификаты высылаем по запросу.

Из чего сделаны штатные шланги и какой класс защиты у корпуса, указывает паспорт конкретной поставки — эти данные уточняйте у менеджера.

Запустить ЦТ-Н лаборатория может сама, на это уходит несколько часов: прибор приходит собранным, остаётся подать питание и надеть два шланга на рубашку реактора. Все четыре артикула вводятся в работу по одной схеме — разница лишь в питании, габаритах и количестве заливаемого теплоносителя.

Обслуживание в процессе эксплуатации

• Теплоноситель — следить за уровнем и цветом масла: если оно потемнело, загустело или появился запах, это окисление, и замену проводят по регламенту из руководства; воду меняют, когда появляется налёт.
• Баня SUS304 — при каждой смене теплоносителя её моют без абразивов; переходя с воды на масло, полностью сушат баню, шланги и рубашку.
• Штуцеры и шланги — всякий раз, когда меняется температура режима, их осматривают на трещины и подтёки; силиконовый шланг, ставший неэластичным, заменяют.
• Датчик типа K — время от времени его показания сравнивают с эталонным термометром, опущенным в баню, и при расхождении вводят поправку в регуляторе.
• Насос — в смазке не нуждается; если подача упала, ищут перегибы трассы и осматривают фильтр, когда он предусмотрен паспортом.