超重力场.ppt

超重力技术 超重力技术是利用超重力原理创建起来的一种新型的强化传递过程和多相反应过程的技术。 超重力指的是比地球重力加速度大得多的环境下，物质所受的力（包括引力和斥力）。 　超重力技术的基本原理 在重力加速度g →0时,两相接触过程的动力因素即浮力因子Δρg →0 ,两相间不会因密度差而产生相间流动,此时分子间力(如表面张力) 将会起主要作用。液体团聚至表面积最小的状态而不得伸展,相间传递失去两相充分接触的前提条件,使相间传递作用越来越弱,分离无法进行。反之, g 越大,Δρg 越大,流体相对速度也越大,巨大的切应力不仅克服了表面张力,而且可使液体在切应力的作用下被拉伸成膜成丝成滴,从而使得相间接触面积增大,导致相间传递过程极大加强。超重力技术正是通过高速旋转,利用离心力来增大g ,从而增大Δρg 达到强化相间传递过程的效果 它是把填料固定在特定的模具里, 用轴承与上部的电机相连结,利用 电机带动, 以达到相对较高的旋转 速度, 从而产生一个较高的离心加 速度 设备结构及原理 逆流型旋转填料床 错流型旋转填料床 逆流型旋转填料床 错流型旋转填料床 超重力技术特点 (1) 极大地强化了传递过程(传质单元高度仅1～3 cm) (2) 极大地缩小了设备尺寸与重量(不仅降低了投资,也对环境有了一定改善) (3) 物料在设备内的停留时间极短(10～100 ms) (4) 易于操作, 由启动到进入定态运转时间极短(1 min 内) (5) 快速而均匀的微观混合 在国内应用 (1) 制备纳米材料 (2) 油田注水脱氧 (3) 吸收气体中SO2 (4) 强化除尘过程 (5) 生物氧化反应过程的强化 合成纳米材料时，微观混合与宏观混合是同时进行的，当微观混合占主导地位时，反应中的两相体系能充分混合，生成的产物粒度较小。超重力技术则极大地强化了微观混合过程，使产物粒度大大减低。 超重力反应结晶法可以制备出立方形、链锁状、纺锤形、片状等不同形态的纳米CaCO3 。在不添加任何晶体生长抑制剂的情况下,可以制备出平均粒度为15～ 40 nm、分布很窄的纳米CaCO3 颗粒;在添加特定晶习控制条件下,可以制备出轴比大于10 、单个颗粒平均粒度小于10 nm、分布均匀的链锁状CaCO3 。 传统技术 一种是采用真空解吸法利用2个真空塔。 另一种是只用1 个真空塔,同时在真空塔出口水中加入化学药剂。 超重力技术 　 以氨或碳铵溶液作吸收剂,用超重力技术脱除硫酸厂尾气中SO2 是另1 项国家科委“八五”攻关项目。吸收后得到的亚硫酸铵产品可用作化肥(适用于缺硫的土壤) 、药厂的原料和造纸代替烧碱制草浆的原料(亚铵代替烧碱使造成污染的黑液变为肥水是造纸厂减少污染的重要方法之一) 。 粉尘是重要的污染源之一,传统使用工业除尘器在除效率和处理量方面,随着工业除尘标准的提高,已不能满足环境保护的要求。 传统技术 传统的生物氧化反应一般在发酵罐中进行。由于物料的粘度不断增加,生化反应的速率受氧的传递控制,表观速率很低。为了达到一定的生产能力,发酵罐的体积较大。 超重力技术 超重力技术可以加快氧的传递,试验表明拟塑性流体在超重机中的氧传递速率较鼓泡搅拌釜中快6～ 20 倍。 在国外的应用 a. 精馏、 b. 吸收(天燃气干燥、脱碳、脱硫) 、 c. 解吸(从受污染的地下水中吹出芳烃) d. 化学热泵(吸收解吸) 、 e. 旋转电化学反应器及燃料电池(快速去除气泡, 降低超电压) f . 旋转盘换热器、蒸发器、 g. 旋转聚合反应器 h. 选择性吸收分离天然气中的H2S 与CO2 i. 聚合物脱除挥发物(聚苯乙烯脱单体) 结束语 由于超重力技术的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的更小、更精、更安全的特点、更能适应环境和对环境友好的特殊品质, 它有可能成为化学工程与科学发展的新阶段。 这项技术中尚有未充分揭示的现象和值得深入研究的理论, 还需要大家进一步去探索。 * * ——garfield 通过旋转产生离心力而实现 （即是通过离心力场的作用而达到模拟超重力环境的目的） 如何实现超重力 超重机(旋转填料床)