[實用新型]一種基于八卦圖原理的超重力-連續微撞擊流反應器

有效

• 申請號: 201420748486.2
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN204320311U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 王東光;竺柏康;王玉華;陶亨聰
• 申請（專利權）人: 浙江海洋學院
• 主分類號: B01J19/26
• 分類號: B01J19/26;B01J4/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

技術領域

本實用新型涉及化學反應工程技術領域，特別涉及一種基于八卦圖原理的超重力-連續微撞擊流反應器。

背景技術

伏羲是中華民族的人文始祖，《太平御覽》曾這樣描述“伏羲坐于方壇之上，聽八風之氣，乃畫八卦”。八卦圖中揭示了旋轉運動的兩種方式：第一種是始終按一個方向旋轉，稱之為一次旋轉，車輪、螺旋槳、馬達等旋轉設備都屬于一次旋轉設備。第二種是在第一種的基礎上當轉到180度時，旋轉方向突然發生180度的改變，由順時針變為逆時針，或者相反，稱之為二次旋轉，二次旋轉設備非常少見。此外，八卦圖中還包含一黑、一白兩個小螺旋。1927年，W.R.Dean教授在研究彎管內流體流動時最早發現了垂直于流道的旋轉渦流，為紀念這一發現，該渦流被命名為迪恩渦。迪恩渦的存在詮釋了八卦圖中蘊涵的宏觀與微觀運動、運動與物質和能量傳遞之間的內在聯系。

“反應器乃國之重器”，反應器為人類社會的發展提供了必要的物質和能量基礎。隨著科學技術的迅猛發展，對反應器的要求也越來越高，現有的反應器在解決液-液快速反應過程中存在的強化傳質問題頗為棘手。名稱為“雙魚反應器”、專利申請號為201410380345.4和名稱為“魚形反應器”、專利申請號為201310087052.2的中國發明專利申請提出在液-液快速反應過程中，通過反應料液快速的二次旋轉形成高頻顛倒的超重力場，強化液-液傳質過程中的介觀與微觀混合過程；通過24條薄液膜的高頻率撞擊強化宏觀混合與初始分散過程。因而，上述兩種反應器具有強化液-液多尺度混合的功效，其中的液-液多尺度混合包括：宏觀混合、初始分散、介觀混合與微觀混合。

雖然，上述兩種反應器與傳統反應器相比在強化多尺度混合方面存在明顯優勢，但在具體實施過程中仍發現存在很大的弊端，主要體現在以下三個方面：

第一，在強化初始分散方面，24條支流的總量很高，對主流產生了嚴重的稀釋作用，這種稀釋作用對于液-液快速反應過程非常不利。

第二，在強化宏觀混合方面，由于液-液快速反應的速率很難把握，導致24條支流撞擊主流的頻率無法確定，在每個撞擊周期中，存在混合→反應→間歇三個不同的時間段，造成反應過程中反應物濃度波動很大，反應時間和反應器空間利用率很低，導致包覆率很低。

第三，在強化二次旋轉方面，由于主流道流通截面是1mm×5mm的規整矩形流道，因此，二次旋轉的流線度不佳，強化介觀與微觀混合存在死角。

總之，上述兩種反應器在強化多尺度混合方面的功效仍有待進一步加強。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種超重力-連續微撞擊流反應器，以實現進一步強化宏觀混合、初始分散、介觀與微觀混合等目的。

為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種基于八卦圖原理的超重力-連續微撞擊流反應器，包括1條主流道和與24條支流道對應的24個支流道出口，所述主流道包括依次對接且沿著直線方向布置的24個半徑相等或由小變大的半圓形流道，其中，24個支流道出口分別位于24個半圓形流道的內側，以及，24個所述支流道出口的流通截面均為半徑相等的圓且其圓心與各自對應的所述半圓形流道的圓心相重合；所述支流道出口和與其對應的半圓形流道之間通過扇形狹縫連通，所述扇形狹縫的圓心與所述支流道出口的圓心重合，所述扇形狹縫的寬度則以確保支流撞入主流時的初速度在1m/s以上為準。

優選地，所述扇形狹縫的角度為180°。

優選地，所述扇形狹縫的頂面為平面、底面為邊緣高并向圓心處逐漸降低的扇形斜坡面。

優選地，所述主流道的流通截面呈圓形。

優選地，所述主流道的流通截面的直徑為0.5至5.0毫米。

優選地，所述扇形狹縫的寬度介于2至20微米范圍之間。

優選地，還包括流量分布控制機構，所述流量分布控制機構包括四個支流道入口、由支流道入口平均延伸出的24個支流道、四個流量調控部，每一所述流量調控部分別調控每6個支流道，所述支流道與所述支流道出口一一對應連接。

優選地，包括固定疊置的多個傳質模塊，位于中間的每個傳質模塊具有一正面和與之相對的一反面，所述主流道平均地位于所述傳質模塊的正面、反面，所述支流道出口位于每一所述傳質模塊上。

優選地，在所述支流道出口的側面，位于下方的所述傳質模塊下凹，位于上方的所述傳質模塊平滑，借此，在所述支流道出口的側面形成所述扇形狹縫。

優選地，所述流量分布控制機構位于一流量分布控制模塊上，所述流量分布控制模塊上設有固定連接結構。