CN102000539A - 一种小型超重力反应器实验装置 - Google Patents

Abstract

一种小型超重力反应器实验装置，它涉及一种超重力反应器实验装置。针对气、液反应装置或反应器体积大、重量大、效率低、操作及维护不便问题。转轴与转鼓固接，转鼓设置在壳体内，转鼓上开有多个轴向长孔，第二密封圈置于壳体与转轴端盖之间，第二轴承套装在转轴上，填料层设置在转鼓内，转鼓与空心轴可拆卸连接，壳体端盖与壳体可拆卸连接，空心轴端盖与壳体端盖之间设置有第一密封圈，第一轴承套装在空心轴上，第一轴承端盖与第一轴承支座可拆卸连接，液、气进出管内外相套且一端置于壳体内，气体出管上设有气体出孔，液体进管的侧壁位于壳体内的一端上设有出液孔，壳体的上下端面及侧壁上固装有外伸管。本发明用于气、液两相反应及后续的分离。

Description

一种小型超重力反应器实验装置

技术领域

本发明涉及一种超重力反应器实验装置，属于化工技术领域。

背景技术

应用于传统气、液反应的装置或反应器，往往具有体积大、重量大、效率低、操作及维护不便等诸多缺点，不能广泛满足工业应用条件，其低能、低效更是制约工艺应用的重大因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型超重力反应器实验装置，以解决传统气、液反应的装置或反应器存在体积大、重量大、效率低、操作及维护不便等诸多缺点，不能广泛满足工业应用条件的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种小型超重力反应器实验装置包括气体出管、液体进管、拉筋和三根外伸管；所述装置还包括旋转填料装置、密闭壳体总成、支撑构件总成、第一轴承和第二轴承；旋转填料装置包括填料层、转鼓、转轴和空心轴；密闭壳体总成包括壳体、壳体端盖、空心轴端盖、转轴端盖、第一密封圈和第二密封圈；支撑构件总成包括第一轴承支座、第二轴承支座、第一轴承端盖和第二轴承端盖；转鼓和壳体的内腔均为槽形形状，转轴的一端与转鼓的底端面固接，转轴与转鼓同轴设置，转鼓设置在壳体的内腔中，转鼓的侧壁上开有多个轴向长孔，转轴的另一端穿过壳体的侧壁设置在壳体外，转轴端盖套装在转轴上，第二密封圈置于壳体的侧壁与转轴端盖之间且三者可拆卸连接，第二轴承支座上设有第二台肩孔，第二轴承套装在转轴上且置于第二轴承支座的第二台肩孔内，第二轴承通过第二轴承端盖和第二轴承支座的第二台肩孔的台肩端面轴向限位，第二轴承端盖和第二轴承支座二者可拆卸连接，填料层设置在转鼓的内腔中，填料层上设有轴向中心孔，转鼓的敞口端与空心轴的一端可拆卸连接，空心轴的另一端依次穿过壳体端盖和空心轴端盖设置在壳体外，壳体端盖与壳体的敞口端可拆卸连接，空心轴端盖与壳体端盖之间设置有第一密封圈，且三者可拆卸连接，第一轴承支座上设有第一台肩孔，第一轴承套装在空心轴上且置于第一轴承支座的第一台肩孔内，第一轴承通过第一轴承端盖和第一轴承支座的第一台肩孔的台肩端面轴向定位，第一轴承端盖与第一轴承支座可拆卸连接，液体进管和气体出管内外相套在一起，且二者的一端均置于壳体内，二者的另一端均置于壳体外，气体出管置于壳体内的一端通过拉筋与液体进管固接，气体出管置于壳体外的另一端为封闭端，气体出管的下端侧壁上位于壳体外的另一端上设有气体出孔，液体进管置于壳体内的一端为封闭端，液体进管置于壳体外的另一端为液体进入端，液体进管的侧壁上位于壳体内的一端上设有多个出液孔，壳体的上端面、下端面及侧壁上均分别固装有一个与壳体的内腔相通的外伸管。

本发明的有益效果是：超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术，其基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程。本发明是基于超重力技术发明的高效气、液反应器实验装置。该装置通过填料层的旋转使参与反应的物质获得离心加速度，在离心力场(超重力场)作用下，气、液传质过程得到强化，从而成倍提高化学反应速率和效率。本发明特点是结构简单而紧凑(体积小)，传质及化学反应效率高，便于操作和维护，尤其能够强化受传质因素制约的气、液两相反应，可运行于恶劣环境。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构的主视图，图2是图1的俯视图，图3是图1的左视图，图4是本发明装置的轴测图，图5是图1的A向视图，图6是图1的B部放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图6说明，本实施方式的一种小型超重力反应器实验装置包括气体出管5、液体进管4、拉筋6和三根外伸管13；所述装置还包括旋转填料装置、密闭壳体总成、支撑构件总成、第一轴承3和第二轴承19；旋转填料装置包括填料层20、转鼓22、转轴16和空心轴21；密闭壳体总成包括壳体12、壳体端盖10、空心轴端盖7、转轴端盖15、第一密封圈8和第二密封圈14；支撑构件总成包括第一轴承支座1、第二轴承支座17、第一轴承端盖2和第二轴承端盖18；转鼓22和壳体12的内腔均为槽形形状，转轴16的一端与转鼓22的底端面固接，转轴16与转鼓22同轴设置，转鼓22设置在壳体12的内腔中，转鼓22的侧壁上开有多个轴向长孔22-1(便于液体甩出)，转轴16的另一端穿过壳体12的侧壁设置在壳体12外，转轴端盖15套装在转轴16上，第二密封圈14置于壳体12的侧壁与转轴端盖15之间且三者可拆卸连接(第二密封圈14起到密闭壳体12的作用)，第二轴承支座17上设有第二台肩孔，第二轴承19套装在转轴16上且置于第二轴承支座17的第二台肩孔内，第二轴承19通过第二轴承端盖18和第二轴承支座17的第二台肩孔的台肩端面轴向限位，第二轴承端盖18和第二轴承支座17二者可拆卸连接，填料层20设置在转鼓22的内腔中，填料层20上设有轴向中心孔20-1，转鼓22的敞口端与空心轴21的一端可拆卸连接，空心轴21的另一端依次穿过壳体端盖10和空心轴端盖7设置在壳体12外，壳体端盖10与壳体12的敞口端可拆卸连接(便于壳体12内部部件的装配)，空心轴端盖7与壳体端盖10之间设置有第一密封圈8(起到密闭壳体12的作用)，且三者可拆卸连接，第一轴承支座1上设有第一台肩孔，第一轴承3套装在空心轴21上且置于第一轴承支座1的第一台肩孔内，第一轴承3通过第一轴承端盖2和第一轴承支座1的第一台肩孔的台肩端面轴向定位，第一轴承端盖2与第一轴承支座1可拆卸连接，液体进管4和气体出管5内外相套在一起，且二者的一端均置于壳体12内，二者的另一端均置于壳体12外，气体出管5置于壳体12内的一端通过拉筋6与液体进管4固接，气体出管5置于壳体12外的另一端为封闭端，气体出管5的下端侧壁上位于壳体12外的另一端上设有气体出孔5-1，液体进管4置于壳体12内的一端为封闭端，液体进管4置于壳体12外的另一端为液体进入端，液体进管4的侧壁上位于壳体12内的一端上设有多个出液孔4-1，壳体12的上端面、下端面及侧壁上均分别固装有一个与壳体12的内腔相通的外伸管13(用于气体进出和各种传感器的连接)。

装置运行过程中，参与反应的液体沿高速转动的填料层20径向，由内向外流过填料层20；参与反应的气体则由相反方向，逆流流经填料层20。在高速旋转产生的离心力作用场下，液体液膜变薄，气、液接触面积增加，湍流程度增大，传质阻力减小，最终强化了传质过程，气、液体在填料层20内部充分混合，进而进行充分的反应。本实施方式的密闭壳体总成起到集液、汇流的作用。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式的转鼓22和转轴16二者制成一体。如此设置，可保证同轴度。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式的壳体12、壳体端盖10、气体出管5、液体进管4和三根外伸管13均分别由有机玻璃材料制成。如此设置，便于观察反应状态。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式的填料层20由不锈钢金属丝制成。如此设置，避免被腐蚀。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式的第一轴承3和第二轴承19均为深沟球轴承。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1说明，本实施方式的液体进管4侧壁上的多个出液孔4-1沿液体进管4侧壁的圆周均布设置。如此设置，可使参与反应的液体由出液孔4-1均匀喷向填料层20。其它与具体实施方式四或五相同。

工作过程是：以电机驱动转轴16(二者通过键连接)和转鼓22转动，填料层20在密闭腔体内以一定转速旋转。参与反应的液、气两相物质分别从填料层20内、外两个方向送入，经过逆流过程后再分别由填料层20外、内两侧导出。气、液逆流过程中，液体随填料层20高速旋转产生的离心力以及填料层20对液体的剪切作用下，液膜变薄，气、液接触面积增加，湍流程度增大，传质阻力减小，最终强化了传质。气体和液体在填料层20处充分混合，进而充分反应。

该装置设计转速可根据需要于200～1000转/分钟内调节，设计液气比可根据不同实验目的于1～100L/Nm³范围内调节。壳体12与转轴16接触部分采用密封圈密封(也可以采用骨架油封密封)，内部可承受一定压力。

参与反应的气体由设置在壳体12上端面的外伸管13进入装置内部，在微正压作用下通过转鼓22上的轴向长孔22-1及填料层20流向空心轴21，后由气体出管5引出；参与反应的液体由液体进管4进入装置内部，出液孔4-1喷向填料层20，通过填料层20的转动将液体甩向壳体12的内壁，后在重力作用下汇流并通过设置在壳体12下端面上的外伸管13流出。

Claims (6)

1.一种小型超重力反应器实验装置，所述装置包括气体出管(5)、液体进管(4)、拉筋(6)和三根外伸管(13)；其特征在于：所述装置还包括旋转填料装置、密闭壳体总成、支撑构件总成、第一轴承(3)和第二轴承(19)；旋转填料装置包括填料层20、转鼓22、转轴16和空心轴21；密闭壳体总成包括壳体(12)、壳体端盖(10)、空心轴端盖(7)、转轴端盖(15)、第一密封圈(8)和第二密封圈(14)；支撑构件总成包括第一轴承支座(1)、第二轴承支座(17)、第一轴承端盖(2)和第二轴承端盖(18)；转鼓(22)和壳体(12)的内腔均为槽形形状，转轴(16)的一端与转鼓(22)的底端面固接，转轴(16)与转鼓(22)同轴设置，转鼓(22)设置在壳体(12)的内腔中，转鼓(22)的侧壁上开有多个轴向长孔(22-1)，转轴(16)的另一端穿过壳体(12)的侧壁设置在壳体(12)外，转轴端盖(15)套装在转轴(16)上，第二密封圈(14)置于壳体(12)的侧壁与转轴端盖(15)之间且三者可拆卸连接，第二轴承支座(17)上设有第二台肩孔，第二轴承(19)套装在转轴(16)上且置于第二轴承支座(17)的第二台肩孔内，第二轴承(19)通过第二轴承端盖(18)和第二轴承支座(17)的第二台肩孔的台肩端面轴向限位，第二轴承端盖(18)和第二轴承支座(17)二者可拆卸连接，填料层(20)设置在转鼓(22)的内腔中，填料层(20)上设有轴向中心孔(20-1)，转鼓(22)的敞口端与空心轴(21)的一端可拆卸连接，空心轴(21)的另一端依次穿过壳体端盖(10)和空心轴端盖(7)设置在壳体(12)外，壳体端盖(10)与壳体(12)的敞口端可拆卸连接，空心轴端盖(7)与壳体端盖(10)之间设置有第一密封圈(8)，且三者可拆卸连接，第一轴承支座(1)上设有第一台肩孔，第一轴承(3)套装在空心轴(21)上且置于第一轴承支座(1)的第一台肩孔内，第一轴承(3)通过第一轴承端盖(2)和第一轴承支座(1)的第一台肩孔的台肩端面轴向定位，第一轴承端盖(2)与第一轴承支座(1)可拆卸连接，液体进管(4)和气体出管(5)内外相套在一起，且二者的一端均置于壳体(12)内，二者的另一端均置于壳体(12)外，气体出管(5)置于壳体(12)内的一端通过拉筋(6)与液体进管(4)固接，气体出管(5)置于壳体(12)外的另一端为封闭端，气体出管(5)的下端侧壁上位于壳体(12)外的另一端上设有气体出孔(5-1)，液体进管(4)置于壳体(12)内的一端为封闭端，液体进管(4)置于壳体(12)外的另一端为液体进入端，液体进管(4)的侧壁上位于壳体(12)内的一端上设有多个出液孔(4-1)，壳体(12)的上端面、下端面及侧壁上均分别固装有一个与壳体(12)的内腔相通的外伸管(13)。

2.根据权利要求1所述的一种小型超重力反应器实验装置，其特征在于：转鼓(22)和转轴(16)二者制成一体。

3.根据权利要求1或2所述的一种小型超重力反应器实验装置，其特征在于：壳体(12)、壳体端盖(10)、气体出管(5)、液体进管(4)和三根外伸管(13)均分别由有机玻璃材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种小型超重力反应器实验装置，其特征在于：填料层(20)由不锈钢金属丝制成。

5.根据权利要求1所述的一种小型超重力反应器实验装置，其特征在于：第一轴承(3)和第二轴承(19)均为深沟球轴承。

6.根据权利要求4或5所述的一种小型超重力反应器实验装置，其特征在于：液体进管(4)侧壁上的多个出液孔(4-1)沿液体进管(4)侧壁的圆周均布设置。

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