一种新型仿生气体反应装置制造方法及图纸

技术编号:14197582 阅读:183 留言:0更新日期:2016-12-15 18:15
本发明专利技术公开一种新型仿生气体反应装置,它是基于肺的解刨学和结构与功能的分析,利用其结构和功能的优势,设计制造更好的气液固三相反应体系,能够更好地完成气相液相固相的传质反应,同时在填料结构中使用了切削螺旋结构,利用装置内空间螺旋体的自由堆积,使得气流运动过程中,进行无数次改向,与填充物表面发生多次碰撞,实现气液固相充分传质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及一种气体反应装置领域,涉及仿生学原理。
技术介绍
气相与液相固相传质反应,反应相内传质和传热简称内部传递过程。①多相反应过程中反应器传递过程之一,包括反应物自相界面向反应相内部进行的伴有化学反应的传递;反应产物自相内部向相界面的传递;以及由于反应热效应引起的相应的传热。②传热方向与反应物传递方向的异同,视反应为放热或吸热而异。反应相外传质和传热为反应器中的另一传递过程。③传统的填料塔结构,一般采用,蜂窝伙伴式结构。④本专利新型仿生气体反应装置,基于肺的解刨学和结构与功能的分析,解剖参数建模,设计制造更好的气液固三相反应体系。
技术实现思路
本专利新型仿生气体反应装置,多级气道导引,将气体通过多级气道输送到多个腔体,由于大口径气道通过各级气道分散输送,气道弯角为锐角,避免直角等大角度,大流道中湍流减少,气道阻力减小。参考肺的多腔体结构空间布局,在一个空间有多个符合流体力学的多个腔体填充,每个小腔体中的反应总效率远大于单一大腔体的反应效率,本专利参考了肺的多腔体设计能减少粘滞阻力对气流分布的影响的优势,减少了板塔效应,分区后的气体在每个空间内能进行更高效的反应,多腔体设计可以通过导流板开合或封闭每个腔体,以配合不同的气体流量,气体流速流量与填料液膜间的相互作用有一个最适范围,通过多腔体空间调节,可以保证气固液传质更充分。小腔体内的填充参考肺的拓扑结构,填充料使用的是1-10mm的切削螺旋结构,材质可以为碳钢,不锈钢,塑料,树脂,陶瓷等材料,螺旋间距为2mm-20mm,螺旋直径为5mm-100mm,各种规格的螺旋填充物为不规则交叉填塞,填塞密度为10%--80%,填充断面为网状结构,模拟肺小囊内肺泡的螺旋式分布,断面的网状结构。气流分布到小腔体后随螺旋体流动,本专利的新型仿生气体反应装置,是利用装置内空间螺旋体的自由堆积,使得气流运动过程中,受到螺旋体的阻挡,从而改变运动方向,进行无数次这样的改向,与填充物表面发生多次碰撞,实现气液固相相互传质作用,由于流体分散,气体流速减慢,气流携带的飞沫和微雾被有效减少。本专利的新型仿生气体反应装置,模拟肺部腺体分泌污物排出系统,系统内配置冲洗系统,由于螺旋型填充无死角,易于冲洗排出污物,避免了细颗粒物的沉积堵塞,保证了系统的长期稳定可靠耐用,可实现自动化控制和自清洁。相较于传统的过滤式气体净化装置,肺结构基本无需更换耗材,液体净化循环使用。附录说明图1肺仿生装置结构图图2空间螺旋体分布图1 百叶窗穿孔交错 2不锈钢过滤网 3 氧化催化表面拓扑结构(螺旋体结构)4 (加工后的)百叶窗 5 穿孔折板 传质反应数学模型的建立如果反应相是颗粒状催化剂,则相界面为催化剂的外表面,反应主要在催化剂的内表面上进行。内部传质模型把组成催化剂内表面的纵横交错的微孔简化为均布在催化剂内部的圆柱形直孔,这些圆孔的直径和长度均相等,沿着直孔发生扩散和反应的双重作用,反应物A的浓度从外表面处的C 岟沿催化剂的纵深而降低。这一简化的物理模型,等效于反应物在一个无微孔的反应相内同时进行扩散和反应。与此类似,液滴为分散相的内部传质也可简化为同样的物理模型。依此模型,在一半径为R0的球形的反应相微元内,任意半径R 处反应物A的浓度CA和界面浓度C 岟有如下关系:式中:φ 称蒂利模数,又称西勒模数;k 为反应速率常数;n 为反应级数;De为相内有效扩散系数。蒂利模数为一无因次数群,反映了极限的反应速率(CA=C 岟为CA的上限,此时反应速率最高)与极限内部传质速率(内部CA=0,为不可逆反应时CA的下限,此时传质速率最高)之比。以界面浓度C 岟为基准,则表观反应速率-rA为:式中:ηi为内部效率因子,或称内部有效因子,它是φ 的函数,表示反应相的利用率。具体实施方式现结合附图,模型计算分析和优选实例对本专利技术专利作进一步说明,这些附图为简化的示意图,以示意的方式说明本专利的基本结构,因此其仅显示与本专利技术专利有关的构成。本专利技术装置利用哺乳动物肺泡仿生学结构实现固液气充分的传质反应。同时,本专利的新型仿生气体反应装置,模拟肺部腺体分泌污物排出系统,系统内配置冲洗系统,保证了系统的长期稳定可靠耐用。本文档来自技高网...
一种新型仿生气体反应装置

【技术保护点】
一种新型仿生气体反应装置,其特征在于:多级气道导引,多腔体设计,填充料使用切削螺旋结构,利用装置内空间螺旋体的自由堆积,进行固液气传质反应。

【技术特征摘要】
1.一种新型仿生气体反应装置,其特征在于:多级气道导引,多腔体设计,填充料使用切削螺旋结构,利用装置内空间螺旋体的自由堆积,进行固液气传质反应。2.根据权利要求1所述一种新型仿生气体反应装置,其特征在于:采用仿生肺模型,加速气液固三相传质反应,净化效率高;根据权利要求1所述一种新型仿生气体反应装置,其特征在于:多级气道导引,大流道中湍流减少,气道阻力减小。3.根据权利要求1所述一种新型仿生气体反应装置,其特征在于:基于肺的解刨学和结构与功能的分析,解剖,设...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭茜于爱平项铁丽刘翠玲廖东明陆晨郭涛庄文德张怀东蔡勇姚新宝任豪候言磊王喜花熊金强陈振强张海波陈璐韩涛尤文卿陈伟杨德辽张磊尹育康孙学辉赵云霞张亮查磊罗伟立吴健叶斌沈登海张德强李锡铜王凌朱永刚范光辉冯杰罗慧红朱婷婷白俊民
申请(专利权)人:天津雾净环保科技有限公司
类型:发明
国别省市:天津;12

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