本实用新型专利技术公开了一种对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，包括：对撞式反应器；用于提供气源的气源控制系统，其通过管道与对撞式反应器连接；用于物料输送和取样的物料输送系统，其通过管道与对撞式反应器连接。本实用新型专利技术的对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置采用在超声速喷管产生的超声速气流中心同轴送料的方式，利用超声速气流的强引射，使得颗粒能够顺利的馈入流场，而且使得固相颗粒运动速度限于轴向方向，大幅提高了反应器颗粒的动能和碰撞概率，增加了机械能到化学能的转换，能为固相反应创造更有利的条件，且颗粒动能利用率高，无需催化剂，不引入杂质，保证反应过程无污染，同时能量馈入密度大、合成效率高、产率高。
【技术实现步骤摘要】
一种对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置
本技术属于低热固相循环反应合成装置，具体涉及一种对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置。
技术介绍
“绿色”是可持续发展的必要条件和人民对美好生活追求的体现，环境与资源的绿色发展，离不开绿色化学。绿色化学又称为无污染化学，包括使用无害可再生原料、绿色溶剂、绿色催化剂、绿色化工、绿色产品等等。其中，低热固相反应合成是近年来快速发展的绿色化学材料合成领域中的一个重要组成部分。低热固相反应的本质是能量传递，也就是把机械能有效地转变为反应体系的化学能，从而实现室温下的固相合成。根据该原理，国际上已经发展起来了以研磨、球磨、行星磨、振动磨、冷冻研磨为代表的低热固相反应合成装备。其特点是以磨球作为能量馈入介质，一般球料比为30：1，由此导致的问题是：合成过程中不可避免地存在大量的无效撞击，能量馈入密度低、效率低；撞击瞬间的温度升高，容易使粉末团聚，因此反应合成速度也低；此外，研磨过程中还引入了大量杂质。且由于其设备和工艺固有的特征，很难获得有关固相反应机理的参数，因此，有关化学反应动力学机理的理解长期停留在主观推测或经验总结上，缺乏量化依据。如果研发出一种新的仪器设备，能够实现大幅度提高机械能的馈入密度，同时又产生很低的温度，那么设备的功能将得到大幅度提升，就有可能得到很多具有不同结构的新材料，或者赋予许多老材料以新的性能。应用空气动力学技术的气流磨、流化床等传统机械能化学装置与行星磨、球磨等磨球介质类机械能化学装置相比，虽然具有无污染、精度高、耐热敏性、粉体造型好、环境友好等优点，但由于固有缺陷，旋流式和流化床式气流磨，旋流流场中是难以实现超声速气流的，即便使用了Laval喷管，由于碰撞室中存在复杂的激波系，也难以维持超声速气流，不能实现超声速碰撞；且由于颗粒从壁面加入气流并分散在旋流中，颗粒的体积浓度比较低，其运动轨迹高度分散，因此碰撞概率也难以预测，更难实现化学反应。目前只用于实现物料的超细粉碎和表面改性，难用于室温下低热固相化学反应合成。本技术提出基于空气动力学、材料力学、化学反应动力学等多学科交叉融合，设计了新型低热固相循环反应装置，将超声速气流加速与碰撞技术应用于低热固相反应合成。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，提供了一种对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，包括：对撞式反应器；用于提供气源的气源控制系统，其通过管道与对撞式反应器连接；用于物料输送和取样的物料输送系统，其通过管道与对撞式反应器连接。优选的是，所述对撞式反应器包括：内部为“十”字型交叉通气管道的反应室，其左右两端均对称可拆卸连接有固相颗粒加速段，所述固相颗粒加速段的外端均可拆卸连接有超声速喷管。优选的是，所诉气源控制系统包括：压缩气体产生装置；气体过滤及干燥装置，其通过管道与压缩气体产生装置相连接；用于调节出口压力值的组合式减压阀，其通过管道与气体过滤及干燥装置相连接；用于储存气体的储气装置，其通过管道连接在组合式减压阀的后端；一组对称设置的高精度调节阀，其一端均通过管道与储气装置相连接，另一端均通过管道与对撞式反应器中的超声速喷管的入口端端部相连接。优选的是，所述物料输送系统包括：用于输送反应物料的送粉器I和送粉器II；用于储存物料的储料室I和储料室II，所述储料室I通过管道与送粉器I相连接，所述储料室II通过管道与送粉器II相连接；对称设置的轴向馈料管I和轴向馈料管II，其位于对撞式反应器的超声速喷管中，所述轴向馈料管I通过管道与对储料室I相连接，所述轴向馈料管II通过管道与对储料室II相连接；用于分离气体和固体的气固分离器I和气固分离器II，所述气固分离器I通过管道与对撞式反应器中的内部为“十”字型交叉通气管道的反应室的上端相连接，所述气固分离器II通过管道与对撞式反应器中的内部为“十”字型交叉通气管道的反应室的下端相连接，所述气固分离器II还通过管道与储料室II相连接；用于分离细微固体颗粒的除尘器I和除尘器II，所述除尘器I通过管道与气固分离器I相连接，所述除尘器II通过管道与气固分离器II相连接；引风机I和引风机II，所述引风机I通过管道与除尘器I相连接，所述引风机II通过管道与除尘器II相连接；回料输送装置I和回料输送装置II，所述回料输送装置I一端与除尘器I相连接，另一端与储料室I相连接，所述回料输送装置II一端与除尘器II相连接；取样器I和取样器II，所述取样器I通过管道分别与气固分离器I和储料室I相连接，所述取样器II通过管道分别与回料输送装置II和储料室II相连接。优选的是，所述超声速喷管为聚四氟乙烯或不锈钢或采用内衬聚四氟乙烯的不锈钢材质的拉瓦尔喷管，设计的马赫数为1.0～3.5。优选的是，所述固相颗粒加速段为内流面为圆锥形扩张管道，半锥角为0.1°～0.3°。优选的是，所述反应室与固相颗粒加速段的可拆卸连接方式为：通过螺钉可拆卸连接；所述超声速喷管与固相颗粒加速段的可拆卸连接方式为：通过螺钉可拆卸连接，优选的是，所述压缩气体产生装置为空气压缩机或装有压缩气体的钢瓶。优选的是，所述轴向馈料管I和轴向馈料管II与超声速喷管同轴，且所述轴向馈料管I和轴向馈料管II的出口均与超声速喷管的出口端齐平。本技术至少包括以下有益效果：1、采用在超声速喷管产生的超声速气流中心同轴送料的方式，不仅利用超声速气流的强引射，使得颗粒能够顺利的馈入流场，而且使得固相颗粒运动速度限于轴向方向，从而大幅提高了反应器颗粒的动能和碰撞概率，增加了机械能到化学能的转换，能为固相反应创造更有利的条件。2、在整个过程中，颗粒直接相互碰撞，颗粒动能利用率高，无需催化剂，并且不引入杂质，保证反应过程无污染，同时能量馈入密度大、合成效率高、产率高。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：图1为本技术提供的装置系统示意图；图2为本技术提供的装置结构示意图；图3为本技术提供的细化30分钟硅粉粒度分布图；图4为本技术提供的苯二胺、均苯四甲酸酐及聚酰亚胺A的红外图谱；图5为本技术提供的聚酰亚胺A的X射线衍射图；图6为本技术提供的苯二胺、均苯四甲酸酐及聚酰亚胺A的热分析图谱。具体实施方式：下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1-2所示的一种对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，包括：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，其特征在于，包括：/n对撞式反应器；/n用于提供气源的气源控制系统，其通过管道与对撞式反应器连接；/n用于物料输送和取样的物料输送系统，其通过管道与对撞式反应器连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，其特征在于，包括：
对撞式反应器；
用于提供气源的气源控制系统，其通过管道与对撞式反应器连接；
用于物料输送和取样的物料输送系统，其通过管道与对撞式反应器连接。
2.如权利要求1所述的对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，其特征在于，所述对撞式反应器包括：
内部为“十”字型交叉通气管道的反应室，其左右两端均对称可拆卸连接有固相颗粒加速段，所述固相颗粒加速段的外端均可拆卸连接有超声速喷管。
3.如权利要求2所述的对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，其特征在于，所诉气源控制系统包括：
压缩气体产生装置；
气体过滤及干燥装置，其通过管道与压缩气体产生装置相连接；
用于调节出口压力值的组合式减压阀，其通过管道与气体过滤及干燥装置相连接；
用于储存气体的储气装置，其通过管道连接在组合式减压阀的后端；
一组对称设置的高精度调节阀，其一端均通过管道与储气装置相连接，另一端均通过管道与对撞式反应器中的超声速喷管的入口端端部相连接。
4.如权利要求2所述的对撞式超声速气流加速低热固相循环反应装置，其特征在于，所述物料输送系统包括：
用于输送反应物料的送粉器I和送粉器II；
用于储存物料的储料室I和储料室II，所述储料室I通过管道与送粉器I相连接，所述储料室II通过管道与送粉器II相连接；
对称设置的轴向馈料管I和轴向馈料管II，其位于对撞式反应器的超声速喷管中，所述轴向馈料管I通过管道与对储料室I相连接，所述轴向馈料管II通过管道与对储料室II相连接；
用于分离气体和固体的气固分离器I和气固分离器II，所述气固分离器I通过管道与对撞式反应器中的内部为“十”字型交叉通气管道的反应室的上端相连接，所述气固分离器II通过管道与对撞式反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭秋亭，林俊，路波，左金，林学东，范长海，张兆，陶洋，杜宁，周洪，杨可，陈植，彭汝芳，李江涛，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51
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