开题报告-超重力水氧分离装置的设计.docx

毕业设计（论文）开题报告

毕业设计（论文）题目：超重力水氧分离装置的设计

学生：

指导教师：

专业班级：

20年月日

课题名称：

超重力水氧分离装置的设计

课题研究背景：

所谓超重力是指比在地球重力加速度（9.8m/s2）大的多的环境下，物质所受到的力（包括引力和排斥力）。研究超重力环境下的物理和化学变化过程的科学称之为超重力科学。由超重力科学原理而诞生的应用技术称为超重力技术。超重力技术作为一种高新技术，在工业上有着重大的应用前景。

在超重力环境下，不同大小分子之间的分子扩散和相间传质过程比常规重力场下要快的多，气－液、液－液、液－固两相间在比地球重力场大数百倍至千倍的超重力环境下的多孔介质和孔道中产生流动接触，巨大的剪切力将液体撕裂成微米甚至纳米级的液膜、液丝和液滴，产生巨大的和快速更新的相界面，使相间传质速率比传统塔设备提高1～3个数量级，微观混合和传质过程得到极大强化。同时，在超重力条件下，不仅是整个反应过程的加快，气体的线速度也得到大幅度提高，这使单位设备体积的生产效率得到1～2个数量级的提高[1][2]。

在地球上，旋转是实现超重力环境的最简便方法。这种特殊设计的旋转设备统称为超重力设备，简称超重机（HIGEE），在化工设备中又被称之为旋转填充床（RPB）。利用超重力环境下的高强度传质过程和微观混合特性，我们可以将高达几十米的巨大反应塔等化工设备用高不及两米的超重机进行代替[3]。因此，超重力工程技术被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性技术，被誉为跨世纪的技术，超重机也被誉为“化学工业的晶体管”。

总体而言，超重机具有如下特点：极大的缩小了设备尺寸减轻了重量；极大的强化了物质相间的传递过程；物料在设备内的停留时间极短（100ms～1s）；易于操作，易于开停车，维护和检修方便；可垂直、水平或任意方向安装，不怕颠簸，可安装于运动物体；快速而均匀的微观混合等等。而超重力技术在上述超重机的特点上可广泛应用于以下特殊过程：由于停留时间短可用于热敏性物料的处理；由于机内残留量少可应用于昂贵物料或有毒物料的处理；其快速而均匀的微观混合特性又可以用来生产高质量的纳米材料；另外还可以进行选择性吸收分离及聚合物脱除单体等等生产中。超重机是具有广阔的工业应用前景的设备。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。

课题研究意义

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。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-dartC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。

3.1超重力技术在海水淡化当中的应用

海水淡化方法按分离过程可分为蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等。其中蒸馏法又有多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（ME）和压汽蒸馏（VC）之分，膜法海水淡化技术则包含了反渗透法（RO）和电渗析法（ED），结晶法则由冷冻法和水合物法构成。虽然淡化方法有许多种，但多年的实践表明，真正实用的海水淡化只有MSF、ME、VC、ED和RO等方法]。

我国海水淡化采用台数最多的是电渗析技术，其次是反渗透技术。我国电渗析海水淡