[发明专利]一种实现混沌状态气液传质传热的反应系统

说明书

一种实现混沌状态气液传质传热的反应系统，自上至下设有气体出口、液体布洒装置、气体入口和排液口，所述液体布洒装置与气体入口之间设有干扰器，所述干扰器设有透水通气的孔隙，从气体入口进入反应系统的气流穿过所述孔隙方能进到干扰器的上方，所述孔隙的边缘具有齿状结构，经所述孔隙提速后形成的扰动气流将液滴吹散后，干扰器上方的立体空间内形成混沌态的气液非均相体系。本发明反应系统以气体流速为扰动项，使液体在气流中形成多尺度，非均相、立体空间的混沌态，气液在混沌态混合、传质和传热，大大提高了气液传质传热接触时间和传质传热效率，液膜表面不断更新，气液接触充分，且具有不易堵塞，处理量大、系统结构简化的优点。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及气液传质传热技术。

背景技术

现有技术中，气体与液体传质传热通常使用喷淋、填料等反应器，喷淋反应具有高气速、大流量、不易堵塞等优点，但反应时间短，效率低，填料反应器具有比表面积大，气液接触时间长，反应效率高等优点，但具有容易堵塞和流量小的缺点。传统技术以牛顿物理学或者拉普拉斯理论描述，可以精确计算和预测，但需要一个接近理想状态的近似稳定的环境。传统传质、传热反应器为此需要在一定的压力、温度、流速、pH值、反应时间等多个约束条件下进行。为了保证这些反应条件，需要大量的装置和能耗才能维持。而近代混沌理论的研究表明：混沌状态具有自稳定性，能够减少或者弱约束条件下形成稳态，由于减少或者弱化了约束，对保证传质、传热必须的各种条件可降低或者省略。

发明内容

针对现有技术中存在问题，本发明提供了一种实现混沌状态气液传质传热的反应系统，可改善现有技术的不足。

本发明提供的技术方案包括：

一种实现混沌状态气液传质传热的反应系统，自上至下设有气体出口、液体布洒装置、气体入口和排液口，其特征在于：所述液体布洒装置与气体入口之间设有干扰器，所述干扰器设有透水通气的孔隙，从气体入口进入反应系统的气流穿过所述孔隙方能进到干扰器的上方，所述孔隙的边缘具有齿状结构，经所述孔隙提速后形成的扰动气流将液滴吹散后，干扰器上方的立体空间内形成混沌态的气液非均相体系。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

从孔隙中通过的气体流速为≮5m/s。

所述齿状结构的轮廓线为具有分形特性的曲线。

所述N阶分形曲线为Koch分形曲线或谢尔宾斯基三角形（Sierpinski triangle）分形曲线。

依据反应系统的气液流道的横截面积大小及形状，所述干扰器可设计为单体结构或由多个干扰器单元拼接组成，即当气液流道的横截面积较大，干扰器不便于一体成型时，干扰器可由多块干扰器单元拼接组成。

所述干扰器单元设有方形的外框，所述外框的四周分别设有一挂耳，干扰器单元通过所述挂耳安装在反应系统的支撑框架上。

干扰器单元的一组对边上，两只挂耳位于该对边中心线的两侧且靠近中心线的位置，在干扰器单元的另一组对边上，两只挂耳位于该对边中心线两侧且靠近边端部的位置。

所述干扰器或干扰器单元设有多个平行的条状栅板，相邻条状栅板之间保持一定间距，形成所述孔隙。

所述干扰器设有多个平行的条状栅板，相邻条状栅板之间保持一定间距，形成所述孔隙。

将设置在相邻条状栅板相对一面上的齿状结构，以凹凸相对的方式错开布置。

所述条状栅板相对于水平面的夹角为0～45℃。

所述孔隙为星形孔，所述星形孔设有呈中心放射状排列的多个切口槽，所述切口槽的边缘为齿状结构。

有益效果：