超重力技術(shù)的基本原理

超重力技術(shù)的基本原理是利用超重力條件下多相流動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)特的流動(dòng)特性，增強(qiáng)相、相的相對(duì)速度和相互接觸，從而達(dá)到高效的傳質(zhì)傳熱及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。獲得超重力的方法主要是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備整體或部件，形成離心力場(chǎng)，所涉及的多相流動(dòng)系統(tǒng)主要包括氣-固系統(tǒng)和氣-液系統(tǒng)。通過(guò)氣體進(jìn)口管，氣相通過(guò)轉(zhuǎn)子外腔由切向引入，在氣壓的作用下從轉(zhuǎn)子外緣進(jìn)入填料。通過(guò)液體進(jìn)口管，將液體引入轉(zhuǎn)子腔內(nèi)，用噴頭將其淋入轉(zhuǎn)子腔內(nèi)緣。液體進(jìn)入轉(zhuǎn)子時(shí)，受到轉(zhuǎn)子內(nèi)填充物的作用，周向速度增大，產(chǎn)生的離心力將液體推向轉(zhuǎn)子邊緣。液體被填充物分散，破碎，形成巨大且不斷更新的表面積，液體表面的更新由曲折的流動(dòng)通道加劇。從而在轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成良好的傳質(zhì)和反應(yīng)條件。流體被轉(zhuǎn)子拋向殼體匯集處，然后通過(guò)液體出口管離開(kāi)設(shè)備。氣旋自轉(zhuǎn)子中心離開(kāi)轉(zhuǎn)子，由氣旋出口管引出，完成傳質(zhì)和反應(yīng)過(guò)程。

超重力是指物質(zhì)在比地球重力加速度(9.8m/s²)大得多的環(huán)境中所受的力。在超重力作用下，研究物理化學(xué)變化過(guò)程的科學(xué)叫做超重力科學(xué)，運(yùn)用超重力科學(xué)原理創(chuàng)造的應(yīng)用技術(shù)叫做超重力技術(shù)。對(duì)地球來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)超重力環(huán)境的簡(jiǎn)單方法就是利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來(lái)模擬。這種旋轉(zhuǎn)式裝置叫做超重力機(jī)，也叫旋轉(zhuǎn)式填充床。其主要由轉(zhuǎn)子，液體分配器和殼體組成。旋翼為核心部件，主要作用是固定填料，并帶動(dòng)填料轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣液接觸良好。超重設(shè)備的工作原理如下：通過(guò)氣體進(jìn)口管，氣相被引入到超重力機(jī)的外腔中，在氣壓的作用下，由旋翼外緣進(jìn)入填料中。流體通過(guò)流體入口管引入轉(zhuǎn)子腔，在轉(zhuǎn)子腔內(nèi)填充物的作用下，提高周向速度，產(chǎn)生的離心力將轉(zhuǎn)子腔外邊緣推入。其中，液體被填料分散，破碎，形成巨大且不斷更新的微元體，曲折的流動(dòng)通道進(jìn)一步加劇了界面更新。流體在高分散性、高湍動(dòng)性、強(qiáng)混合物和界面快速更新的條件下，與氣體以很大的相對(duì)速度反向接觸，傳質(zhì)過(guò)程得到顯著加強(qiáng)。然后，液體被轉(zhuǎn)子拋入殼體，通過(guò)液體的出氣管離開(kāi)超重力機(jī)，氣體的自轉(zhuǎn)子中心離開(kāi)轉(zhuǎn)子，由氣體的出氣管引出，完成整個(gè)傳質(zhì)和反應(yīng)過(guò)程。

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