超重力反应器性能原理:
实质:通过旋转产生离心力来模拟超重力
特征:超重力机以气液、液液两相或气液固三相在模拟的超重力环境中,多孔填料或孔道内,进行混合、传质与反应为其主要特征
核心:对传递和微观混合过程的极大强化
应用:需要对相间传递过程进行强化的多相过程,和需要相内或拟均相内微观混合强化的混合与反应过程
对气相:
气体由进口管引入转子外腔,在气体压力的作用下,由转子外缘处进入填料。
对液体:
由进口管引入转子内腔,经喷头淋洒在转子内缘上,受到转子内填料的作用,所产生的离心力将其推向转子外缘。
超重力反应器作用:
液体分散、形成不断更新的表面,在转子内部形成极好的传质和反应条件。
超重力工程技术的基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为,强化相与相之间的相对速度和相互接触,从而实现..的传质传热过程和化学反应过程。获取超重力的方式主要是通过转动设备整体或部件形成离心力场,涉及的多相流体系主要包括气-固体系和气-液体系。
超重力技术的理论根据是:在重力加速度g≈0时,两相接触过程的动力因素,即浮力因子Δρg→0,两相间不会因密度差而产生相间流动,此时分子间力(如表面张力)将会起主要作用。液体团聚至表面积..小的状态而不得伸展,相间传递失去两相充分接触的前提条件,使相间传递作用越来越弱,分离无法进行。反之,g越大,Δρg越大,流体相对速度也越大,巨大的剪切力不但克服了表面张力,且使得相间接触面积增大,导致相间传递过程极大加强。超重力技术正是通过高速旋转,利用离心力来增大g,从而增大Δρg达到强化相间传递过程的效果。即在超重力环境下,参与反应或需要分离的流体在比地球重力场大数百倍至上千倍的超重力环境下的多孔介质或孔道中进行流动接触,不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常规重力场下的要快得多,巨大的剪切力将液体撕裂成纳米级的膜、丝或滴,产生巨大的、快速更新的相界面,使相间传质速率比传统塔器中的提高1~3个数量级,微观混合和传质过程得到极大强化。因此,利用超重力技术,可大幅度提高化学反应的转化率和选择性、分离过程的效率,显著地缩小反应和分离装置的体积,简化工艺流程、达到节能减排等目的。