[發(fā)明專利]一種基于鼓泡攪拌法的納米流體制備裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110989512.5
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113797787A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖俊兵;彭彪;尹嘉妮;胡勝男;呂又付;李傳常;陳薦
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12;B01F13/02;B01F15/00;B01F15/02;B01F15/06;B01D53/26;B01D46/00;C09K5/06
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1.一種基于鼓泡攪拌法的納米流體制備裝置，其特征是，至少包括液態(tài)相變材料儲罐（20）、混合用直立圓桶（12）、納米顆粒混合裝置（6）、納米顆粒吸收裝置（17）、噴管（9）、換熱器（18）、泵（19）、空氣加熱器（5）、氣體干燥裝置（3）、余氣過濾裝置（14）、中間孔板（11）、氣室（10）、質(zhì)量流量計（4）、穩(wěn)壓閥（2）、蠕動泵（1）；

儲罐（16）內(nèi)液態(tài)相變材料通過管道流入混合用直立圓桶（12），從蠕動泵（1）流出的氣體，通過氣體干燥裝置（3）進(jìn)入質(zhì)量流量計（4），在空氣加熱器（5）內(nèi)被預(yù)熱到相變材料相變溫度范圍，流經(jīng)納米顆粒混合裝置（6）后與納米顆粒混合，經(jīng)由止回閥（8）、噴管（9）進(jìn)入氣室（10），摻雜納米顆粒的氣-固混合物經(jīng)過氣室（10）上方的中間孔板（11）進(jìn)入混合用直立圓桶（12），與液態(tài)相變材料充分混合，形成摻雜納米顆粒的均質(zhì)納米流體，均質(zhì)納米流體從混合用直立圓桶（12）側(cè)壁進(jìn)入換熱回路，通過超聲波裝置（15）振蕩管道中均質(zhì)納米流體，除去均質(zhì)納米流體中摻雜的微小氣泡，均質(zhì)納米流體通過止回閥（16）使得所制備均質(zhì)納米流體在換熱器（18）內(nèi)進(jìn)行換熱與傳熱過程，均質(zhì)納米流體在泵（19）做功下回到儲罐（16）內(nèi)，重新回到混合用直立圓桶（12），進(jìn)行下一次攪拌循環(huán)，最終制得納米顆粒分散均勻的均質(zhì)納米流體，從混合用直立圓桶（12）液態(tài)相變材料表面釋放的殘余氣體經(jīng)由余氣過濾裝置（14）、納米顆粒吸收裝置（17）后直接排放到大氣環(huán)境；

所述納米流體制備裝置（6）至少包括氣體流通管道（27）、級噴槍噴頭（28）、級噴槍直筒（29）、噴槍孔板（30）、突縮-突擴(kuò)管段（31）、級噴槍推桿（32）、級噴槍直筒（33）、級噴槍連接直齒圓柱齒輪固定支架（34）、級噴槍連接直齒圓柱齒輪（35）、級噴槍推桿（36）、級直齒輪條（37）、級外部控制齒輪（38）、級噴槍連接斜齒輪（39）或級噴槍連接直齒圓柱齒輪（43）、級噴槍連接斜齒輪固定桿（40）、級直齒輪條（41）、級外部控制齒輪（42）；

所述納米顆粒混合裝置（6）采用兩級噴槍組件環(huán)形注射納米顆粒的方法，級噴槍推桿（36）將級噴槍直筒（33）內(nèi)納米顆粒推送至級噴槍直筒（29）內(nèi)以補(bǔ)充納米顆粒，級噴槍推桿（32）將級噴槍直筒（29）內(nèi)納米顆粒推送到氣體流通管道（27）以使納米顆粒與氣體流通管道（27）中空氣混合，通過兩級噴槍組件協(xié)同控制納米顆粒的供給量、氣-固混合物的混合均勻度，結(jié)合外接單片機(jī)精確地控制級直齒輪條（41）、級直齒輪條（37）的運(yùn)動速度與距離，通過齒輪傳動驅(qū)動級外部控制齒輪（42）、級外部控制齒輪（38）協(xié)同控制級噴槍推桿（32）與級噴槍推桿（36）的推進(jìn)速度與距離，精準(zhǔn)地實現(xiàn)自動化控制納米顆粒的供給量、氣-固混合物的混合均勻度；

單個兩級噴槍組件可從任意角度插入氣體流通管道（27）側(cè)壁以注射納米顆粒，環(huán)形分布的多個兩級噴槍組件通過兩級控制齒輪組件的協(xié)同作用將納米顆粒從不同方向同步地噴吹到氣體流通管道（27）內(nèi)，使得納米顆粒噴射進(jìn)入方向與氣體流動方向以不同角度相交，產(chǎn)生多次卷吸作用，可使納米顆粒與氣體流通管道（27）中流動的氣流充分混合，增強(qiáng)氣-固混合物的混合均勻度，通過外接單片機(jī)精準(zhǔn)控制級噴槍推桿（32）、級噴槍推桿（36）的運(yùn)動速度與距離、蠕動泵1的進(jìn)氣流量協(xié)同作用實現(xiàn)氣-固混合物內(nèi)納米顆粒比例的精確控制；

所述混合用直立圓桶（12）底部與氣室（10）之間的中間孔板（11）均勻分布一定數(shù)量的微米級圓孔，微米級圓孔尺寸不一，增強(qiáng)氣-固混合物通過微米級圓孔與液態(tài)相變材料混合程度；

所述混合用直立圓桶（12）為圓柱體結(jié)構(gòu)，直立圓桶（11）下方環(huán)形連接板（24）與氣室（10）上方環(huán)形連接板通過螺母（23）和螺栓（25）固定、夾緊中間孔板（11），直立圓桶（11）頂部連接余氣排出回路，氣室（10）底部連接進(jìn)氣回路，直立圓桶（11）外層包裹保溫絕熱材料，外側(cè)上部安裝安全泄壓閥（12）用于調(diào)節(jié)直立圓桶（11）內(nèi)氣壓，設(shè)置一定數(shù)量的窗口用于觀察不同位置的納米流體中納米顆粒是否分散均勻；

所述余氣過濾裝置（14）用于吸收氣-固混合物中納米顆粒；所述通過納米顆粒吸收裝置（17）對流經(jīng)氣體中的納米顆粒進(jìn)行二次清理；

所述氣體流通管道、液相相變材料流通管道、納米流體流通管道、儲罐（16）和混合用直立圓桶（12）外層均采用保溫絕熱材料包裹。