[发明专利]一种实现加强气液混合作用的微通道结构

说明书

本发明公开了一种实现加强气液混合作用的微通道结构，气体通过气体主通道进入气体扩展腔室，通过围绕在液体扩大通道外的一圈或多圈气体膜孔分散微通道，分散成微小的连续气泡流进入混合腔室；液体通过液体主通道进入液体收缩通道；高压高速液体流到液体扩大通道，快速地流入到混合通道内，在扩大通道出口处形成一个“真空”低压区，将从气体膜孔分散微通道出来的气泡吸入液体中，进行主动混合。本发明实现在微通道内加强气液混合作用：将文丘里效应与气体膜孔分散结构相结合；不是使用高压液体，而是通过结构设计，在通道内形成低压，产生吸附作用，吸引气体主动混合到液体之中，过程快速平稳有效。

技术领域

本发明涉及的是微化工领域，具体涉及一种实现加强气液混合作用的微通道结构。

背景技术

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。

目前的气液混合多采用喷嘴结构形式，使用超高压液体雾或气液体混合之后再雾化。喷嘴雾化需要很高的压力驱动，实现液体超高压比较困难，所需成本较高，对有些场合不能够应用，另外高压液体对喷嘴孔的磨损很大，需要经常更换，且由于喷嘴磨损造成孔直径的变大，将会影响喷嘴的稳定性能。使用高速气体将液体带出实现喷雾，由于这一过程中需要大量气体，气液的比例难以控制和调整，液体比例较小，对使用需求有很大的限制。

在微通道内，通道截面积十分微小，使用喷嘴结构不能形成雾化效果，使用高速气体更是会发生冲料，液体被气体冲击、被分割成小段、被快速冲出通道，液体和气体无法有效地进行混合。

综上所述，本发明设计了一种实现加强气液混合作用的微通道结构。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种实现加强气液混合作用的微通道结构，实现在微通道内加强气液混合作用：将文丘里效应与气体膜孔分散结构相结合；不是使用高压液体，而是通过结构设计，在通道内形成低压，产生吸附作用，吸引气体主动混合到液体之中，过程快速平稳有效。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种实现加强气液混合作用的微通道结构，包括气体进料结构部分、液体进料结构部分和混合腔室结构部分；所述的气体进料结构部分包括气体主通道、气体扩展腔室和气体膜孔分散微通道,所述的液体进料结构部分包括液体主通道、液体收缩通道、液体扩大通道；所述的混合腔室结构包含混合通道；气体通过气体主通道进入气体扩展腔室，通过围绕在液体扩大通道外的一圈或多圈气体膜孔分散微通道，分散成微小的连续气泡流进入混合腔室；液体通过液体主通道进入液体收缩通道，在液体收缩通道内，液体压力增加、流速加快，流速控制在10-45m/s；高压高速液体流到液体扩大通道，快速地流入到混合通道内，在扩大通道出口处形成一个“真空”低压区，将从气体膜孔分散微通道出来的气泡吸入液体中，进行主动混合；液体收缩通道和扩大通道几何尺寸适合文丘里管系要求。

作为优选，所述的气体膜孔分散微通道的微孔直径尺寸在0.05-0.5mm，数量根据气体用量从数个到数百个。

作为优选，所述的液体收缩通道直径尺寸在0.2-1.5mm，长度取管径的2-10倍。

本发明的有益效果：本发明实现在微通道内加强气液混合作用：将文丘里效应与气体膜孔分散结构相结合；不是使用高压液体，而是通过结构设计，在通道内形成低压，产生吸附作用，吸引气体主动混合到液体之中，过程快速平稳有效。

附图说明