[發(fā)明專利]一種恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710430370.2
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107308895B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉慶;吳詩月;曹鍇源;袁建平;李立欣;李旭;朱占霞;明正峰
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué);西北工業(yè)大學(xué);西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 51202 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 郭萍

本發(fā)明所述恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)包括矩形脊波導(dǎo)和位于矩形脊波導(dǎo)腔體內(nèi)的石英套管換熱器，所述矩形脊波導(dǎo)由矩形波導(dǎo)和設(shè)置在矩形波導(dǎo)腔體內(nèi)上下壁面中心位置、與矩形波導(dǎo)為一體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)相互對稱的兩個帶弧形頂面的梯形體金屬脊構(gòu)成，所述石英套管換熱器由兩個直徑不等、末端帶水平尾段的同心U形圓管嵌套而成，所述水平尾段穿過矩形脊波導(dǎo)兩側(cè)壁上設(shè)置的安裝孔，延伸至矩形脊波導(dǎo)腔體外，實現(xiàn)石英套管換熱器在矩形脊波導(dǎo)腔體內(nèi)的安裝，并使U形圓管所在平面與矩形脊波導(dǎo)的上下平面平行且位于兩金屬脊之間的空間內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬微波加熱領(lǐng)域，具體涉及一種恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器。

背景技術(shù)

微波連續(xù)流反應(yīng)器是將微波反應(yīng)器與連續(xù)流反應(yīng)器相結(jié)合，具有微波反應(yīng)器和連續(xù)流反應(yīng)器的眾多優(yōu)勢，在工業(yè)應(yīng)用方面具有巨大潛力，在有機(jī)物合成實驗，無機(jī)材料制備，微波非熱效應(yīng)研究等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前，按照反應(yīng)物規(guī)模的不同可以將微波連續(xù)流反應(yīng)器分為毛細(xì)管微波連續(xù)反應(yīng)器、單模微波連續(xù)反應(yīng)器、大規(guī)模微波連續(xù)反應(yīng)器。現(xiàn)有報道的反應(yīng)器大都是基于家用微波爐或商用微波腔體改裝而成，無法保證加熱過程中均勻、恒定的溫度，導(dǎo)致某些反應(yīng)難以達(dá)到并保持最佳的反應(yīng)狀態(tài)。而在反應(yīng)研究中，尤其在微波非熱效應(yīng)研究中，物料在強(qiáng)電場中保持均勻、恒定的溫度更為重要。因此研究一種溫度場均勻、恒定的微波反應(yīng)器具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器，以獲得高場強(qiáng)均值、場分布均勻、恒溫性能好的微波連續(xù)流反應(yīng)器。

針對以上發(fā)明目的，本發(fā)明的構(gòu)思如下：根據(jù)金屬脊可以改善波導(dǎo)中場分布的特性，在標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)BJ22的基礎(chǔ)上，設(shè)計了2個對稱的金屬脊，通過CST仿真軟件仿真和優(yōu)化脊的形狀和尺寸，得到了具有高場強(qiáng)均值、低場強(qiáng)均方差的微波場結(jié)構(gòu)的恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器的腔體模型。脊波導(dǎo)中脊的設(shè)計過程是先設(shè)計了一個梯形脊波導(dǎo)，然后通過其與橢圓進(jìn)行布爾運(yùn)算得到而成。金屬脊的作用主要是壓縮電場并使脊間隙區(qū)域電場均勻分布。同時選用套管換熱器作為反應(yīng)器中連續(xù)流管道，其作用是恒溫控制和引導(dǎo)反應(yīng)物料。

本發(fā)明所述恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)包括矩形脊波導(dǎo)和位于矩形脊波導(dǎo)腔體內(nèi)的石英套管換熱器，所述矩形脊波導(dǎo)由矩形波導(dǎo)和設(shè)置在矩形波導(dǎo)腔體內(nèi)上下壁面中心位置、與矩形波導(dǎo)為一體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)相互對稱的兩個帶弧形頂面的梯形體金屬脊構(gòu)成，所述石英套管換熱器由兩個直徑不等、末端帶水平尾段的同心U形圓管嵌套而成，所述水平尾段穿過矩形脊波導(dǎo)兩側(cè)壁上設(shè)置的安裝孔，延伸至矩形脊波導(dǎo)腔體外，實現(xiàn)石英套管換熱器在矩形脊波導(dǎo)腔體內(nèi)的安裝，并使U形圓管所在平面與矩形脊波導(dǎo)的上下平面平行且位于兩金屬脊之間的空間內(nèi)。

上述恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器，所述矩形波導(dǎo)為標(biāo)準(zhǔn)BJ22矩形波導(dǎo)，工作頻率為1.72～ 2.61GHz，腔體橫截面矩形的長度為109.2mm，寬度為54.6mm。

上述恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器，所述梯形體金屬脊由梯形體與橢圓體經(jīng)布爾減運(yùn)算得到，所述梯形體以與矩形波導(dǎo)腔體橫截面矩形的寬度所在平面平行的等腰梯形面為底面，沿矩形波導(dǎo)腔體橫截面矩形的長度方向拉伸成立體形狀形成，等腰梯形的上底為373.3mm，下底為 677.22mm，高為18.8mm，沿矩形波導(dǎo)腔體橫截面矩形長度方向的拉伸長度為57.27mm，所述橢圓體長軸m為95mm，短軸n為35mm，橢圓體以長軸與矩形波導(dǎo)腔體橫截面矩形的長度方向平行，且中心軸線垂直矩形波導(dǎo)腔體橫截面的方式與兩個梯形體做布爾減運(yùn)算，使兩個梯形體相對的頂面為對稱的弧面。

上述恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器，所述水平尾段外圓管壁上分別設(shè)置有供導(dǎo)熱液體流入和流出內(nèi)外管之間通道的進(jìn)液口和出液口。

本發(fā)明所述恒溫型微波連續(xù)流反應(yīng)器反應(yīng)器使用時，需接入微波系統(tǒng)滿足工作條件，適合一千瓦以內(nèi)的2.45GHz微波功率源，矩形脊波導(dǎo)的兩端分別連接微波源和吸收負(fù)載。