[实用新型]一种基于八卦图原理的超重力-连续微撞击流反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及化学反应工程技术领域，特别涉及一种基于八卦图原理的超重力-连续微撞击流反应器。

背景技术

伏羲是中华民族的人文始祖，《太平御览》曾这样描述“伏羲坐于方坛之上，听八风之气，乃画八卦”。八卦图中揭示了旋转运动的两种方式：第一种是始终按一个方向旋转，称之为一次旋转，车轮、螺旋桨、马达等旋转设备都属于一次旋转设备。第二种是在第一种的基础上当转到180度时，旋转方向突然发生180度的改变，由顺时针变为逆时针，或者相反，称之为二次旋转，二次旋转设备非常少见。此外，八卦图中还包含一黑、一白两个小螺旋。1927年，W.R.Dean教授在研究弯管内流体流动时最早发现了垂直于流道的旋转涡流，为纪念这一发现，该涡流被命名为迪恩涡。迪恩涡的存在诠释了八卦图中蕴涵的宏观与微观运动、运动与物质和能量传递之间的内在联系。

“反应器乃国之重器”，反应器为人类社会的发展提供了必要的物质和能量基础。随着科学技术的迅猛发展，对反应器的要求也越来越高，现有的反应器在解决液-液快速反应过程中存在的强化传质问题颇为棘手。名称为“双鱼反应器”、专利申请号为201410380345.4和名称为“鱼形反应器”、专利申请号为201310087052.2的中国发明专利申请提出在液-液快速反应过程中，通过反应料液快速的二次旋转形成高频颠倒的超重力场，强化液-液传质过程中的介观与微观混合过程；通过24条薄液膜的高频率撞击强化宏观混合与初始分散过程。因而，上述两种反应器具有强化液-液多尺度混合的功效，其中的液-液多尺度混合包括：宏观混合、初始分散、介观混合与微观混合。

虽然，上述两种反应器与传统反应器相比在强化多尺度混合方面存在明显优势，但在具体实施过程中仍发现存在很大的弊端，主要体现在以下三个方面：

第一，在强化初始分散方面，24条支流的总量很高，对主流产生了严重的稀释作用，这种稀释作用对于液-液快速反应过程非常不利。

第二，在强化宏观混合方面，由于液-液快速反应的速率很难把握，导致24条支流撞击主流的频率无法确定，在每个撞击周期中，存在混合→反应→间歇三个不同的时间段，造成反应过程中反应物浓度波动很大，反应时间和反应器空间利用率很低，导致包覆率很低。

第三，在强化二次旋转方面，由于主流道流通截面是1mm×5mm的规整矩形流道，因此，二次旋转的流线度不佳，强化介观与微观混合存在死角。

总之，上述两种反应器在强化多尺度混合方面的功效仍有待进一步加强。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超重力-连续微撞击流反应器，以实现进一步强化宏观混合、初始分散、介观与微观混合等目的。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于八卦图原理的超重力-连续微撞击流反应器，包括1条主流道和与24条支流道对应的24个支流道出口，所述主流道包括依次对接且沿着直线方向布置的24个半径相等或由小变大的半圆形流道，其中，24个支流道出口分别位于24个半圆形流道的内侧，以及，24个所述支流道出口的流通截面均为半径相等的圆且其圆心与各自对应的所述半圆形流道的圆心相重合；所述支流道出口和与其对应的半圆形流道之间通过扇形狭缝连通，所述扇形狭缝的圆心与所述支流道出口的圆心重合，所述扇形狭缝的宽度则以确保支流撞入主流时的初速度在1m/s以上为准。

优选地，所述扇形狭缝的角度为180°。

优选地，所述扇形狭缝的顶面为平面、底面为边缘高并向圆心处逐渐降低的扇形斜坡面。

优选地，所述主流道的流通截面呈圆形。

优选地，所述主流道的流通截面的直径为0.5至5.0毫米。

优选地，所述扇形狭缝的宽度介于2至20微米范围之间。

优选地，还包括流量分布控制机构，所述流量分布控制机构包括四个支流道入口、由支流道入口平均延伸出的24个支流道、四个流量调控部，每一所述流量调控部分别调控每6个支流道，所述支流道与所述支流道出口一一对应连接。

优选地，包括固定叠置的多个传质模块，位于中间的每个传质模块具有一正面和与之相对的一反面，所述主流道平均地位于所述传质模块的正面、反面，所述支流道出口位于每一所述传质模块上。

优选地，在所述支流道出口的侧面，位于下方的所述传质模块下凹，位于上方的所述传质模块平滑，借此，在所述支流道出口的侧面形成所述扇形狭缝。

优选地，所述流量分布控制机构位于一流量分布控制模块上，所述流量分布控制模块上设有固定连接结构。