Chauffage et refroidissement
Le chauffage et le refroidissement sont des étapes thermiques fondamentales dans l'ingénierie des procédés. Ils servent à modifier de manière ciblée la température des produits en vrac, des liquides ou des pâtes afin d'obtenir certaines qualités de produit, stabilités de stockage ou conditions de réaction. Dans les mélangeurs amixon®, le transfert de chaleur peut avoir lieu lors du chauffage (par exemple, séchage, réaction) ou lors du refroidissement (par exemple, stabilisation du produit, consolidation des agglomérats).
La quantité de chaleur fournie ou évacuée est décrite par la capacité thermique. Une équation de base simple pour le réchauffement ou le refroidissement d'un corps est la suivante :
Q = m · c_p · (T_2 − T_1)
- Q : quantité de chaleur [J]
- m : Masse [kg]
- c_p : capacité thermique spécifique [J/(kg·K)]
- T₁ : température initiale [°C ou K]
- T₂ : température finale [°C ou K]
Les processus continus fonctionnent avec des flux thermiques. Pour les états stationnaires, on peut écrire :
Q_(dot) = m_(dot) · c_p · (T_(out) − T_(in))
- Q_(dot) : puissance thermique [W]
- m_(dot) : débit massique [kg/s]
- T_(in) : température d'entrée
- T_(out) : température de sortie
La mise en œuvre technique du chauffage et du refroidissement s'effectue via des surfaces de transfert thermique. Les exemples typiques sont les réservoirs à double paroi, les chauffages à enveloppe, les registres de chauffage ou de refroidissement internes ou les outils thermorégulés. Un bilan de transfert thermique simple se présente comme suit :
Q_(dot) = U · A · (T_(medium) − T_(Produkt_mittel))
- U : coefficient global de transfert thermique [W/(m²·K)]
- A : surface effective de transfert thermique [m²]
- T_(medium) : température du fluide caloporteur ou frigoporteur
T_(moyenne du produit) : température moyenne du produit
Dans les mélangeurs, le mouvement du produit influence fortement le transfert thermique. Un mélange intensif en trois dimensions réduit les gradients de température et génère une répartition homogène de la température du produit. En même temps, il augmente la part convective du transfert thermique au niveau de la paroi. Cela permet de chauffer ou de refroidir efficacement et en douceur les produits en vrac, les pâtes ou les suspensions.
Pour les produits sensibles à la température, il est important de contrôler la température. Cela concerne notamment :
- Différences de température modérées entre le fluide et le produit
- temps de séjour courts à des températures critiques
- Répartition homogène des apports thermiques dans le lot
Les mélangeurs amixon® peuvent être équipés de parois chauffantes ou refroidissantes dans la chambre de mélange et, si nécessaire, d'outils thermorégulés. Cela permet de combiner élégamment le chauffage ou le refroidissement avec le processus de mélange. Cela permet d'économiser des étapes de processus, de réduire les pertes d'énergie et d'assurer des profils de température reproductibles dans tout le volume du produit.