超重力技术的原理

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,强化相与相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。气相经气体进口管由切向引入转子外腔,在气体压力的作用下由转子外缘处进入填料。液体由液体进口管引入转子内腔,经喷头淋洒在转子内缘上。进入转子的液体受到转子内填料的作用,周向速度增加,所产生的离心力将其推向转子外缘。在此过程中,液体被填料分散、破碎形成极大的、不断更新的表面积,曲折的流道加剧了液体表面的更新。这样,在转子内部形成了极好的传质与反应条件。液体被转子抛到外壳汇集后经液体出口管离开超重机。气体自转子中心离开转子,由气体出口管引出,完成传质与反应过程。

所谓超重力指的是在比地球重力加速度(9.8m/s2)大得多的环境下物质所受到的力。研究超重力环境下的物理和化学变化过程的科学称为超重力科学，利用超重力科学原理而创制的应用技术称为超重力技术。在地球上，实现超重力环境的简便方法是通过旋转产生离心力而模拟实现。这样旋转设备被称为超重力机，又称为旋转填充床。当超重力机用于气液多相过程时，气相为连续相的气液逆流接触，又称逆流旋转填充床。它主要由转子、液体分布器和外壳组成。转子为核心部件，主要作用是固定和带动填料旋转，以实现良好的气液接触。超重力设备的工作原理如下：气相经气体进口管引入超重力机外腔，在气体压力的作用下由转子外缘处进入填料。液体由液体进口管引入转子内腔，在转子内填料的作用下，周向速度增加，所产生的离心力将其推向转子外缘。在此过程中，液体被填料分散、破碎形成极大的、不断更新的微元，曲折的流道进一步加剧了界面的更新。液体在高分散、高湍动、强混合以及界面急速更新的情况下与气体以极大的相对速度逆向接触，极大地强化了传质过程。而后，液体被转子甩到外壳汇集后经液体出口管离开超重力机，气体自转子中心离开转子，由气体出口管引出，完成整个传质和/或反应过程。