一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构制造技术

本发明专利技术公开了一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构，它包括橘瓣式结构、轴芯、挡片、环形结构，轴芯外侧均布有多个挡片，挡片之间设置有橘瓣式结构，橘瓣式结构围绕轴芯环形放置，橘瓣式结构两端均设置有环形结构，橘瓣式结构与一侧的环形结构组成一个单元，橘瓣式结构和环形结构内均为反应通道，轴芯内为换热通道。本发明专利技术结构设计合理，混合效果好，每个换热通道直接从内部集中对围绕在四周的反应液进行换热，提升了换热效率；此通道结构可以单个使用，也可以多个组合，进行并连和串连使用。

A three-dimensional microchannel structure for enhanced mixing and heat transfer

【技术实现步骤摘要】
一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构
本专利技术涉及的是微通道反应器的设计、制造和使用
，具体涉及一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构。
技术介绍
微化学工程与技术是当前化工行业科技创新的热点和重点之一，将开启高效精细的化工新时代。微通道，就是当量直径在10-1000μm的反应通道，微通道反应技术作为化工过程强化的重要手段之一，兼具过程强化和小型化的优势，并具有优异的传热传质性能和安全性，过程易于控制、直接放大等特点，可显著提高过程的安全性、生产效率，快速推进实验室成果的实用化进程。与常规反应器相比，微通道反应器在传质传热、流体流动、热稳定性等方面具有优异的性能，被认为是21世纪化工产业的革命性技术。当前的微通道设备，多以板式结构为主，通道结构雕刻在板平面上，那么为了增加流通量，不能够进行叠加，这样通道尺寸就会扩大从而失去了微通道的意义（如图1），往往只能通过将通道并列排布进行数量放大（如图2）。同样，为了增加持液量，往往也只能将通道延长，在有限的板面尺寸内进行来回往复（如图3）。一个板平面只能被利用表面的一小层，如果反应时流量大或持量液大的话，因为板面的低利用率，只有将板面积扩大，就造成了板式的整体结构会比较大，成本上升。在换热方面，都是采用间壁换热的方式，反应通道在板的一面、换热通道在板的另一面，换热通道截面积虽大，但是却不集中，不能做到一对一的有效利用（如图4）。为了解决上述技术问题，本专利技术设计了一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构。专利
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的是在于提供一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构，结构设计合理，混合效果好，每个换热通道直接从内部集中对围绕在四周的反应液进行换热，提升了换热效率；此通道结构可以单个使用，也可以多个组合，进行并连和串连使用。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构，包括橘瓣式结构、轴芯、挡片、环形结构，轴芯外侧均布有多个挡片，挡片之间设置有橘瓣式结构，橘瓣式结构围绕轴芯环形放置，橘瓣式结构两端均设置有环形结构，橘瓣式结构与一侧的环形结构组成一个单元，橘瓣式结构和环形结构内均为反应通道，轴芯内为换热通道。作为优选，所述的橘瓣式结构根据尺寸大小设计有2-12个。作为优选，所述的挡片为反应液挡板也是换热翅片。作为优选，所述的橘瓣式结构、轴芯、挡片、环形结构构成一个整体式结构。作为优选，所述的轴芯与外壳直接构成一个橘瓣式结构的微通道结构。作为优选，所述的微通道结构可以单个使用，也可以多个组合，进行并联和串联使用。本专利技术的有益效果：本专利技术的立体微通道结构，设计合理，混合效果好，每个换热通道直接从内部集中对围绕在四周的反应液进行换热，提升了换热效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为现有的板式结构的微通道设备示意图；图2为图1增加通道数量后的示意图；图3为现有的延长通道的示意图；图4为采用间壁换热的方式的通道示意图；图5为本专利技术的轴芯环形放置结构示意图；图6为图5的平面结构示意图；图7为本专利技术的单个橘瓣式结构示意图；图7A为图7的A向示意图；图7B为图7的B向结构示意图；图7C为图7的C向结构示意图；图8为本专利技术的汇集到一个环形区域内的示意图；图9为本专利技术的轴芯结构示意图；图10为本专利技术的整体结构示意图；图11为本专利技术的另一种结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参照图5-11，本具体实施方式采用以下技术方案：一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构，包括橘瓣式结构1、轴芯2、挡片3、环形结构4，轴芯2外侧均布有多个挡片3，挡片3之间设置有橘瓣式结构1，橘瓣式结构1围绕轴芯2环形放置，橘瓣式结构1两端均设置有环形结构4，橘瓣式结构1与一侧的环形结构4组成一个单元，橘瓣式结构1和环形结构4内均为反应通道5，轴芯2内为换热通道6。值得注意的是，所述的橘瓣式结构根据尺寸大小设计有2-12个。值得注意的是，所述的挡片3为反应液挡板也是换热翅片。值得注意的是，所述的橘瓣式结构1、轴芯2、挡片3、环形结构4构成一个整体式结构。值得注意的是，所述的轴芯2与外壳7直接构成一个橘瓣式结构的微通道结构。此外，所述的微通道结构可以单个使用，也可以多个组合，进行并联和串联使用。本具体实施方式将传统的平面上放置的通道结构改为立体放置，将若干个通道围绕一个轴芯环形放置，为了加强混合作用，本通道采用类似桔瓣式结构，在一个单元结构内，每段的截面积都不同，通过截面积的变化，根据伯努力原理，流体流速和压力也会变化，从而改变流体形态，发生扰动形成混合效果，如图7所示，每个单元结束后，所有流体又汇集到一个环形区域(如图8)内，由于汇合区域单元结构的截面积小（图7A处），流体流速加快，各股流体在此处相互发生剧烈碰撞，形成强效混合，然后再次分成若干股进入下一个单元，继续重复以上混合过程；桔瓣式结构能够扩大通道体积，使通道持液量变大。本具体实施方式轴芯内侧设置换热通道，轴芯外侧分割反应液的挡片又是换热翅片（如图9），增加了大约1.5倍的换热面积，每个换热通道直接从内部，集中对围绕在四周的反应液进行换热，提升了换热效率；整体结构（如图10）可以通过3D打印成为一个整体，也可以拆分成外壳（如图11）和轴芯两种结构，分开加工后进行组合；桔瓣式结构可以根据尺寸大小设计成2-12个(不局限于12）。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构，其特征在于，包括橘瓣式结构(1)、轴芯(2)、挡片(3)、环形结构(4)，轴芯(2)外侧均布有多个挡片(3)，挡片(3)之间设置有橘瓣式结构(1)，橘瓣式结构(1)围绕轴芯(2)环形放置，橘瓣式结构(1)两端均设置有环形结构(4)，橘瓣式结构(1)与一侧的环形结构(4)组成一个单元，橘瓣式结构(1)和环形结构(4)内均为反应通道(5)，轴芯(2)内为换热通道(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构，其特征在于，包括橘瓣式结构(1)、轴芯(2)、挡片(3)、环形结构(4)，轴芯(2)外侧均布有多个挡片(3)，挡片(3)之间设置有橘瓣式结构(1)，橘瓣式结构(1)围绕轴芯(2)环形放置，橘瓣式结构(1)两端均设置有环形结构(4)，橘瓣式结构(1)与一侧的环形结构(4)组成一个单元，橘瓣式结构(1)和环形结构(4)内均为反应通道(5)，轴芯(2)内为换热通道(6)。


2.根据权利要求1所述的一种实现加强混合和换热作用的立体微通道结构，其特征在于，所述的橘瓣式...

【专利技术属性】
技术研发人员：向铁军，谢小翠，王建国，
申请(专利权)人：昆山复希工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32