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超重力技术及其应用
来源: | 作者:客服部 | 发布时间: 2023-09-19 | 348 次浏览 | 分享到:

  所谓超重力指的是在比地球重力加速度大得多的环境下,物质所受到的力。在地球上,实现超重力场的最简便方法是通过旋转产生离心力而实现。在超重力场中,气-液、液-液、液-固两相传质比在地球重力场中大上百倍至万倍,相间的巨大剪切力和快速更新的相界面,使传质速率比在地球重力场中高出1~3个数量级,微观传质和分离过程得到极大强化。超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术,在国内外受到广泛的重视,由于它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点,使得超重力技术在环保和材料生物化工等工业领域中有广阔的商业化应用前景。


  1.超重力技术原理


  超重力工程技术的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。获取超重力的方式主要是通过转动设备整体或部件形成离心力场,涉及的多相流体系主要包括气-固体系和气-液体系。


  1.1超重力场气-固接触技术的特点


  众所周知,传统重力场条件下,实现气-固体系加工过程的典型设备是各种重力流化床(图1) 。然而,由于重力场的限制,传统流化床同时也表现出许多固有缺陷,如:大颗粒的腾涌、小颗粒的夹带、粘结、大气泡的存在造成气体短路从而导致气固分布不均大大降低了系统内的传质传热和化学反应速率等。为此,前苏联学者首先提出了超重力(离心)流化床概念


  相对于传统重力场,超重力气-固接触技术的突出特点主要表现在以下3个方面:


  a. 在超重力流化床中,由于重力场强度和流化速度均可调节,因此可将流化速度控制在鼓泡速度之下操作,从而获得良好的流化质量。


  b. 在超重力条件下,由于颗粒有效重力增加,因而流化时气固之间的相互作用(相对速度)大大增强,从而使其传质传热速率远高于传统流化床。


  c. 近年来,随着超细粉体技术的发展, Gel-dart C类颗粒或超细颗粒的流态化加工过程成为科技界和工业界的关注热点[ 2 ] ,但这类颗粒由于粘附性强,流化时易形成稳定沟流,因而难以流态化。但在超重力条件下,气固之间的剪切力大为增强,有可能克服颗粒之间的团聚力,从而促进聚式流态化向散式化的转变,从而改善超细颗粒的流化质量。


  此外,超重力流化床还有操作气速范围宽、不怕振动、空间布置灵活并能够在重力场外(太空) 操作等优点。


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