本發(fā)明屬于超重力床，具體涉及一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床。

背景技術(shù)：

1、在生物柴油(脂肪酸甲酯)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，原料油首先要甲酯化包括酯化和酯交換反應(yīng)得到粗甲酯，而甲酯化過(guò)程裝備必須保證油脂和甲醇充分混合，增大非均相反應(yīng)的相界面，促使反應(yīng)快速進(jìn)行。在較高的甲醇與油脂摩爾比下反應(yīng)，甲醇過(guò)量，能提高油脂轉(zhuǎn)化率。

2、現(xiàn)有的生物柴油工業(yè)反應(yīng)裝置多用機(jī)械攪拌反應(yīng)器，混合主要靠攪拌槳來(lái)實(shí)現(xiàn)。攪拌過(guò)程中液體局部容易形成小循環(huán)，使油脂和甲醇催化劑不能充分接觸、混合，從而反應(yīng)速率慢、效率較低。另外，采用攪拌結(jié)構(gòu)，反應(yīng)存在放大效應(yīng)，造成效率下降。超重力反應(yīng)器可以有效改善上述問(wèn)題，其原理是利用離心力場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同相態(tài)流體間的接觸和傳遞過(guò)程，是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備中“三傳一反”過(guò)程的強(qiáng)化。超重力床中的氣液傳質(zhì)是在超重力場(chǎng)中進(jìn)行的，氣液兩相接觸面積大，且相界面能快速更新。利用超重力環(huán)境下高度強(qiáng)化的微觀混合過(guò)程特性，可以將高達(dá)幾十米的化工塔器設(shè)備用高不及兩米的超重力機(jī)代替，因此超重力旋轉(zhuǎn)床被譽(yù)為化工設(shè)備中的“晶體管”。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，超重力旋轉(zhuǎn)床已廣泛應(yīng)用于石化、能源、材料、環(huán)境、制藥等領(lǐng)域。

3、中國(guó)專(zhuān)利cn117085617a公開(kāi)了一種超重力床反應(yīng)器，搭載高速大轉(zhuǎn)子。這種超重力床利用大轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，將氣相反應(yīng)物在液相反應(yīng)物中分散成大量的微小氣泡，大量增大反應(yīng)面積，進(jìn)行快速反應(yīng)。上盤(pán)靜止，省掉了轉(zhuǎn)子與氣相出口之間的動(dòng)密封，降低了設(shè)備的制造難度；也方便在上盤(pán)的任意位置設(shè)置進(jìn)料口，從而實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備連續(xù)操作過(guò)程；同時(shí)也可以在同一殼體內(nèi)方便地在軸上安裝多層轉(zhuǎn)子，將單臺(tái)設(shè)備的理論板數(shù)成倍的提高。但是，這種超重力床也存在設(shè)備制造難度大、能耗高，壓降大等問(wèn)題，限制了它在某些工業(yè)中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述背景技術(shù)介紹中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊合理、具有傳質(zhì)效率高、壓降小及功耗低的同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括上定盤(pán)和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)，上定盤(pán)和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)上各設(shè)有若干直徑不同的同心折流圈，分別為上折流圈和下折流圈，上折流圈和下折流圈相互嵌套并交錯(cuò)排布，所述下旋轉(zhuǎn)盤(pán)與驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸連接，每個(gè)上折流圈的內(nèi)側(cè)壁面上均設(shè)置有加熱管，上定盤(pán)中部的上端設(shè)置液體進(jìn)口管、下端設(shè)置與液體進(jìn)口管相通的液體分布器，所述下折流圈內(nèi)側(cè)的壁面上設(shè)有陣列分布的凸起部。本發(fā)明通過(guò)轉(zhuǎn)子中心的液體分布器可以實(shí)現(xiàn)液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)分散，液體物料經(jīng)液體進(jìn)口管進(jìn)入并通入到轉(zhuǎn)子中心的液體分布器中，在離心力的作用下被加速甩出，經(jīng)上折流圈和下折流圈之間的折流通道由內(nèi)向外曲折流出，在此過(guò)程中，液滴或液絲在下折流圈的凸起部處發(fā)生碰撞、飛濺，降低了下旋轉(zhuǎn)盤(pán)上的液膜厚度，增大了氣體流動(dòng)空間，減小了壓降，同時(shí)使液體與凸起部發(fā)生碰撞，形成細(xì)微的液滴和表面不斷更新的薄層液膜，液膜的表面更新速率及氣液接觸面積變大，提高氣液接觸效率。

4、進(jìn)一步地，所述凸起部呈半圓形凸起的結(jié)構(gòu)，凸起部布滿下折流圈的內(nèi)側(cè)壁面且呈同心圓陣列分布。

5、進(jìn)一步地，所述上折流圈的下端與下折流圈的上端存在水平重疊區(qū)域。

6、進(jìn)一步地，各個(gè)所述上折流圈的高度相同，各個(gè)所述下折流圈的高度相同，所述上折流圈和下折流圈的高度均小于所述上定盤(pán)和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)之間的間距。

7、進(jìn)一步地，所述殼體的側(cè)面設(shè)有氣體進(jìn)口管，所述殼體底部遠(yuǎn)離氣體進(jìn)口管的位置處設(shè)有液體出口管，所述殼體的頂部中心設(shè)有氣體出口支管，氣體出口支管設(shè)置于液體進(jìn)口管的外側(cè)。

8、進(jìn)一步地，所述液體分布器包括一根液體分布管，其上端與液體進(jìn)口管連接，液體分布管的底部封閉，下端側(cè)壁上沿圓周均勻分布若干出液孔。

9、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)軸穿出殼體后與外部電機(jī)的輸出軸連接，所述轉(zhuǎn)軸與殼體的連接處設(shè)置有機(jī)械密封。

10、進(jìn)一步地，上折流圈的內(nèi)側(cè)壁面上設(shè)置的加熱管包括若干圈自上而下排布的環(huán)形加熱管、以及若干根沿圓周均勻間隔排布的豎直加熱管，豎直加熱管與環(huán)形加熱管焊接在一起且它們兩者的管內(nèi)空間相通，電阻絲通過(guò)第一個(gè)豎直加熱管穿入第一圈環(huán)形加熱管，沿著其管內(nèi)空間走線直至到達(dá)第一圈走線的最后一個(gè)豎直加熱管后，通過(guò)該第一圈的最后一個(gè)豎直加熱管穿入至第二圈環(huán)形加熱管，以此類(lèi)推，直至電阻絲完成所有圈走線并從相應(yīng)豎直加熱管的底部穿出；所述電阻絲的兩端再沿著上折流圈壁面向上穿出上定盤(pán)后與電源連接。

11、進(jìn)一步地，豎直加熱管和環(huán)形加熱管的管徑均為3～8mm，豎直加熱管和環(huán)形加熱管的內(nèi)徑均大于電阻絲直徑，電阻絲在加熱管內(nèi)走線完成之后，向加熱管內(nèi)填充氧化鎂粉，并對(duì)豎直加熱管的端口進(jìn)行封堵。

12、進(jìn)一步地，各個(gè)所述上折流圈或下折流圈的高度為3～20cm，厚度為1～3mm；所述上折流圈或下折流圈的高度，均比上定盤(pán)與下旋轉(zhuǎn)盤(pán)之間的間距小0.5～10cm。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)包括：

14、1)轉(zhuǎn)子中心的液體分布器可以實(shí)現(xiàn)液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)分散；下折流圈垂直布置在下旋轉(zhuǎn)盤(pán)上，且下折流圈的內(nèi)側(cè)布滿半圓形小凸起，降低了下旋轉(zhuǎn)盤(pán)上的液膜厚度，增大了氣體流動(dòng)空間，減小了壓降，液膜的表面更新速率及氣液接觸面積變大；轉(zhuǎn)子的上、下折流圈均具有加速液體的作用，液體動(dòng)能損失較少，功耗較低。

15、2)本發(fā)明在加熱管內(nèi)設(shè)置電阻絲并填充氧化鎂粉的方式，一方面加熱管在上折流圈內(nèi)壁表面上排布使得上折流圈壁面變得不平，增大反應(yīng)物的接觸面積，另一方面通過(guò)加熱管加熱還能很好地穩(wěn)定反應(yīng)料液的溫度。與之相比，若通過(guò)向加熱管內(nèi)通入熱流體的形式，則加熱管的管徑要求比較大，占用空間大，不利于上折流圈和下折流圈的相互嵌套，而且大幅增加反應(yīng)料液在上折流圈表面的阻力。

技術(shù)特征：

1.一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，包括殼體（14）、設(shè)置在殼體（14）內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括上定盤(pán)（10）和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)（6），上定盤(pán)（10）和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)（6）上各設(shè)有若干直徑不同的同心折流圈，分別為上折流圈（4）和下折流圈（3），上折流圈和下折流圈相互嵌套并交錯(cuò)排布，所述下旋轉(zhuǎn)盤(pán)與驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸連接，其特征在于：每個(gè)上折流圈（4）的內(nèi)側(cè)壁面上均設(shè)置有加熱管，上定盤(pán)中部的上端設(shè)置液體進(jìn)口管（2）、下端設(shè)置與液體進(jìn)口管（2）相通的液體分布器（8），所述下折流圈內(nèi)側(cè)的壁面上設(shè)有陣列分布的凸起部（17），液體物料經(jīng)液體進(jìn)口管（2）進(jìn)入并通入到轉(zhuǎn)子中心的液體分布器（8）中，進(jìn)而落到上折流圈（4）和下折流圈（3）上，經(jīng)上折流圈（4）和下折流圈（3）之間的折流通道由內(nèi)向外曲折流出，在此過(guò)程中，液滴或液絲在下折流圈（3）的凸起部（17）處發(fā)生碰撞、飛濺，形成細(xì)微的液滴和表面不斷更新的薄層液膜，提高氣液接觸效率。

2.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于所述凸起部（17）呈半圓形凸起的結(jié)構(gòu)，凸起部（17）布滿下折流圈的內(nèi)側(cè)壁面且呈同心圓陣列分布。

3.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于所述上折流圈的下端與下折流圈的上端存在水平重疊區(qū)域。

4.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于各個(gè)所述上折流圈的高度相同，各個(gè)所述下折流圈的高度相同，所述上折流圈和下折流圈的高度均小于所述上定盤(pán)（10）和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)（6）之間的間距。

5.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于所述殼體（14）的側(cè)面設(shè)有氣體進(jìn)口管（9），所述殼體（14）底部遠(yuǎn)離氣體進(jìn)口管（9）的位置處設(shè)有液體出口管（5），所述殼體的頂部中心設(shè)有氣體出口支管（1），氣體出口支管（1）設(shè)置于液體進(jìn)口管（2）的外側(cè)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于所述液體分布器（8）包括一根液體分布管，其上端與液體進(jìn)口管（2）連接，液體分布管的底部封閉，下端側(cè)壁上沿圓周均勻分布若干出液孔。

7.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸穿出殼體后與外部電機(jī)的輸出軸連接，所述轉(zhuǎn)軸與殼體的連接處設(shè)置有機(jī)械密封。

8.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于上折流圈（4）的內(nèi)側(cè)壁面上設(shè)置的加熱管包括若干圈自上而下排布的環(huán)形加熱管（151）、以及若干根沿圓周均勻間隔排布的豎直加熱管（152），豎直加熱管（152）與環(huán)形加熱管（151）焊接在一起且它們兩者的管內(nèi)空間相通，電阻絲通過(guò)第一個(gè)豎直加熱管（152）穿入第一圈環(huán)形加熱管（151），沿著其管內(nèi)空間走線直至到達(dá)第一圈走線的最后一個(gè)豎直加熱管（152）后，通過(guò)該第一圈的最后一個(gè)豎直加熱管（152）穿入至第二圈環(huán)形加熱管（151），以此類(lèi)推，直至電阻絲完成所有圈走線并從相應(yīng)豎直加熱管（152）穿出；

9.如權(quán)利要求8所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于豎直加熱管（152）和環(huán)形加熱管（151）的管徑均為3~8mm，豎直加熱管（152）和環(huán)形加熱管（151）的內(nèi)徑均大于電阻絲直徑，電阻絲在加熱管內(nèi)走線完成之后，向加熱管內(nèi)填充氧化鎂粉，并對(duì)豎直加熱管（152）的端口進(jìn)行封堵。

10.如權(quán)利要求1所述的一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，其特征在于各個(gè)所述上折流圈或下折流圈的高度為3~20cm，厚度為1~3mm；所述上折流圈或下折流圈的高度，均比上定盤(pán)與下旋轉(zhuǎn)盤(pán)之間的間距小0.5~10cm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種同心圓旋轉(zhuǎn)式超重力床，包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括上定盤(pán)和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)，上定盤(pán)和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)上各設(shè)有若干直徑不同的同心折流圈，上折流圈和下折流圈相互嵌套并交錯(cuò)排布，每個(gè)上折流圈的內(nèi)側(cè)壁面上均設(shè)置有加熱管，下折流圈內(nèi)側(cè)的壁面上有陣列分布的凸起部，液體物料經(jīng)液體進(jìn)口管進(jìn)入并通入到轉(zhuǎn)子中心的液體分布器中，進(jìn)而落到上折流圈和下折流圈上，經(jīng)上折流圈和下折流圈之間的折流通道由內(nèi)向外曲折流出，在此過(guò)程中，液滴或液絲在下折流圈的凸起部處發(fā)生碰撞、飛濺，形成細(xì)微的液滴和表面不斷更新的薄層液膜，提高氣液接觸效率。本發(fā)明超重力床具有結(jié)構(gòu)緊湊合理、具有傳質(zhì)效率高、壓降小及功耗低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：盧美貞,傅豪峰,劉學(xué)軍,喬軍,劉彥岑,計(jì)建炳,孫無(wú)忌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26