本发明专利技术涉及一种激波反应器。这种流体激波反应器是将激光谐振理论引入流体物理学领域，其具体技术方案包括激波谐振聚能装置和至少一套射流对撞装置，通过激波谐振聚能装置增强了射流对撞过程中产生的激波的强度，强化了激波场中的超高压和空穴作用，增强了对所处理物料的理化作用。这种流体激波反应器在较低能耗下可以实现对流体物料进行超微细化破碎处理。在一定工艺条件下，该流体激波反应器还可以有效催化流体物料的化学反应过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用射流产生激波的能量转换器，特别涉及一种对流体物料进行超微细化处理、或对流体物料的化学反应过程进行催化处理的激波反应器。
技术介绍
现代工业生产领域，针对流体物质进行超微细破碎的机械设备已经广泛应用，例如高压射流对撞式破碎机、高压靶式撞击破碎机、高压均质机等。目前，这种类型技术的机械设备为了达到对流体物料的超微细破碎效果，在运行时所需要的工作压力已经达到 100-200MPa，甚至更高。这种类型的机械设备对超高压力的依赖，导致在工业生产应用时能耗高、对设备的结构材料及性能的要求苛刻度高、对流体物料入料粒度要求高、工业化生产过程中安全性差。以上这些类型的装置的问题是其核心结构的不完善造成的，在处理过程中部分能量被无效释放，因而降低了破碎效率，因此在生产运行过程中，如果不采用超高压动力，难以达到对流体物料的超微细破碎效果。
技术实现思路
本专利技术是在借鉴了国内外各种类型高压流体破碎技术的基础上，针对提高能量转换效率的问题，通过对核心结构的创新设计，研制出的一种节能高效的能量转换器——流体激波反应器。这种流体激波反应器是将激光谐振理论引入流体物理学领域，通过激波谐振聚能装置增强了射流对撞过程中产生的激波的强度，强化了激波场中的超高压和空穴作用，增强了对所处理物料的理化作用。通过大量试验和生产实践证明，与现有的对超高压依赖的各种类型的流体破碎装置相比，这种流体激波反应器在较低能耗下可以实现对流体物料进行超微细化破碎处理。在一定工艺条件下，该流体激波反应器还可以有效催化流体物料的化学反应过程。本专利技术在能源、化工、建材、食品、医药等生产制造领域具有广泛的应用前景。本专利技术的具体技术方案是流体激波反应器包括激波谐振聚能装置和至少一套射流对撞装置。所述的射流对撞装置由同轴相对设置的两组喷射口构件组成，每组喷射口构件各有一个相同的喷射口。所述的激波谐振聚能装置是指主要由一个硬质球状凹面或其他可以使从其汇聚焦点发出的激波重新汇聚到该点并可形成震荡波的硬质汇聚曲面组合形成的空腔，该空腔上设置有容纳喷射口构件的射流口和让被加工流体流出空腔的泄流口。 连接两喷射口的连线中点即射流对撞的发生点位于球状凹面的球心处或汇聚曲面组合的汇聚焦点处。泄流口的截面积总和远大于所有喷射口的截面积总和，比如泄流口的截面积总和与所有喷射口的截面积总和之比为10 UlOO 1或1000 ;1，以使得高压流体喷出喷射口时具有足够的压降，从而使射流获得足够大的速度，但泄流口的截面积和开口位置应能够保持流体激波反应器工作时被加工流体物料始终充满空腔。所述的会聚曲面组合包括至少一个会聚凹面，还可以包括反射平面或反射凸面。所述的会聚凹面可以是抛物面，也可以是球状凹面。所述的“主要由一个硬质球状凹面或可以使从其汇聚焦点发出的激波重新汇聚到该点并形成震荡波的硬质汇聚曲面组合形成的空腔”，是指空腔壁的组成中除“一个硬质球状凹面或可以使从其汇聚焦点发出的激波重新汇聚到该点并形成震荡波的硬质汇聚曲面组合”以外，可能还包括虽不参与激波的汇聚反射，但作为空腔壁的组成，使其“保持流体激波反应器工作时被加工流体物料始终充满空腔”的作用的其他次要部分。参见附图1-2，以球状凹面作为反射曲面的激波谐振聚能装置为例，流体激波反应器的工作原理是经高压泵施加了高压的流体以数百到成千米/秒的射速分别从两个喷射口(1)相向喷出并在其连线中点相撞，产生自激振动并形成激波，流体改变运动方向，形成一个中点位于对撞点的盘状散射流，并最终经泄流口流出腔外。产生的激波在充满空腔的流体介质中向外扩散，到达硬质球状凹面(2)形成的腔壁时发生反射，然后重新在汇聚焦点处汇聚并加强并与该处产生的原发激波相叠加，这个过程循环往复形成震荡波。在射流压力相对稳定的情况下，震荡的激波不断加强，从而形成非常强烈的谐振激波。强烈的震荡激波具有交替的瞬间高压和空穴效应，对处于其中的流体物料具有强烈的理化作用，这就是流体激波反应器用于处理流体物料时其理化作用效果较单纯射流对撞装置明显改善的原因。高压泵对物料所施加的高压根据装置的不同应用实例，其范围一般在5-lOOMp，常用范围在10-30Mp。参见附图3，当流体激波反应器设置多套射流对撞装置时，其喷射口可以在一个平面内分布，也可以在空间分布，但喷口位置应避开其他对撞射流产生的盘状散射流的位置， 即喷射口轴线互不垂直，否则射流与散射流相互干扰降低反应效果。参考激光谐振腔的原理，能够使从一个点产生的波重新汇聚到一点的从而形成震荡波的汇聚凹面或汇聚曲面组合包括球状凹面，共焦同轴的两个相对的抛物面，和一些至少包括一个汇聚凹面的有平面和凸面参与其汇聚的曲面组合。对于球状反射凹面，从球心发出的波经一次反射重新汇聚到球心。对于共焦同轴的两个相对的抛物面，从共同焦点发出的波经两次反射后重新汇聚到共同焦点。有平面和凸面参与的其汇聚曲面组合，由于受流体物质流的限制，及其结构的复杂性，在本专利技术中属于次选或不宜选用的方案，这里不再赘述。由于空腔内的流体在流体激波反应器工作时处于流动状态，波的传播方向在一定程度上受介质流动的影响，所以激波反射后的最佳汇聚点可能与汇聚凹面的几何焦点有一定偏差，因此需要将反应器的激波谐振聚能装置设置为形状能够进行一定程度的调整，其形状稍偏离标准的球状凹面或抛物面，但仍称其为球状凹面或抛物面。上文所述的流体、流体物料或被加工流体可以是连续相为液体的流体物质也可以是连续相为气体的流体物质，只是由于激波在气体介质中的能量传递效率和理化作用与其在液体介质中相比要有所不同，因此，在下文中如不特别说明，流体、流体物料或被加工流体均指以液体为连续相的流体物质。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。附图说明图1.流体激波反应器工作原理示意图，图中实心箭头表示流体流动路径，空心箭头表示激波传播途径。图2.由一套射流对撞装置和一个球状硬质汇聚曲面组合成的流体激波反应器的主要结构示立体意图。图3.由三套射流对撞装置和两个球状硬质汇聚曲面组合成的流体激波反应器的主要结构立体示意图。图4.单组撞击流激波反应器立体示意图，外观。图5.单组撞击流激波反应器立体示意图，移去上盖。图6.单组撞击流激波反应器立体示意图，剖开外壳并移去上面部分。图7.单组撞击流激波反应器立体示意图，剖开外壳、喷嘴及喷嘴盖，移去上面部分；箭头示物料流动路径。图8.单组撞击流激波反应器示意图，上盖及固定螺栓。图9.多组撞击流激波反应器立体示意图，外观。图10.多组撞击流激波反应器立体装配示意图，剖开并移去部分结构，箭头示物料流动路径。图11多组撞击流激波反应器谐振聚能装置及喷射口组件立体示意图，剖开并移去部分结构。图12.多组撞击流激波反应器立体装配示意图，沿正中垂直对称平面剖开并移去前部结构。图13.多组撞击流激波反应器立体装配示意图，沿通过共焦偶合式谐振腔中心的水平平面剖开并移去上部结构。具体实施实施例1，单组撞击流激波反应器如图4-8所示，主要由一套射流对撞装置和一个球状谐振腔组成的流体激波反应器。包括1.进料通道(11)；2.球状谐振腔(12)，是由一个硬质球状凹面形成的空腔，本实施例的球状谐振腔由分成上下两半的中空球体反射聚能罩(121)围成，根据需要球状谐振腔也可以制成一体结构；3.泄流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张小丁，张传忠，
申请(专利权)人：张小丁，钦州鑫能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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