[发明专利]一种基于鼓泡搅拌法的纳米流体制备装置和方法

权利要求书

1.一种基于鼓泡搅拌法的纳米流体制备装置，其特征是，至少包括液态相变材料储罐（20）、混合用直立圆桶（12）、纳米颗粒混合装置（6）、纳米颗粒吸收装置（17）、喷管（9）、换热器（18）、泵（19）、空气加热器（5）、气体干燥装置（3）、余气过滤装置（14）、中间孔板（11）、气室（10）、质量流量计（4）、稳压阀（2）、蠕动泵（1）；

储罐（16）内液态相变材料通过管道流入混合用直立圆桶（12），从蠕动泵（1）流出的气体，通过气体干燥装置（3）进入质量流量计（4），在空气加热器（5）内被预热到相变材料相变温度范围，流经纳米颗粒混合装置（6）后与纳米颗粒混合，经由止回阀（8）、喷管（9）进入气室（10），掺杂纳米颗粒的气-固混合物经过气室（10）上方的中间孔板（11）进入混合用直立圆桶（12），与液态相变材料充分混合，形成掺杂纳米颗粒的均质纳米流体，均质纳米流体从混合用直立圆桶（12）侧壁进入换热回路，通过超声波装置（15）振荡管道中均质纳米流体，除去均质纳米流体中掺杂的微小气泡，均质纳米流体通过止回阀（16）使得所制备均质纳米流体在换热器（18）内进行换热与传热过程，均质纳米流体在泵（19）做功下回到储罐（16）内，重新回到混合用直立圆桶（12），进行下一次搅拌循环，最终制得纳米颗粒分散均匀的均质纳米流体，从混合用直立圆桶（12）液态相变材料表面释放的残余气体经由余气过滤装置（14）、纳米颗粒吸收装置（17）后直接排放到大气环境；

所述纳米流体制备装置（6）至少包括气体流通管道（27）、级喷枪喷头（28）、级喷枪直筒（29）、喷枪孔板（30）、突缩-突扩管段（31）、级喷枪推杆（32）、级喷枪直筒（33）、级喷枪连接直齿圆柱齿轮固定支架（34）、级喷枪连接直齿圆柱齿轮（35）、级喷枪推杆（36）、级直齿轮条（37）、级外部控制齿轮（38）、级喷枪连接斜齿轮（39）或级喷枪连接直齿圆柱齿轮（43）、级喷枪连接斜齿轮固定杆（40）、级直齿轮条（41）、级外部控制齿轮（42）；

所述纳米颗粒混合装置（6）采用两级喷枪组件环形注射纳米颗粒的方法，级喷枪推杆（36）将级喷枪直筒（33）内纳米颗粒推送至级喷枪直筒（29）内以补充纳米颗粒，级喷枪推杆（32）将级喷枪直筒（29）内纳米颗粒推送到气体流通管道（27）以使纳米颗粒与气体流通管道（27）中空气混合，通过两级喷枪组件协同控制纳米颗粒的供给量、气-固混合物的混合均匀度，结合外接单片机精确地控制级直齿轮条（41）、级直齿轮条（37）的运动速度与距离，通过齿轮传动驱动级外部控制齿轮（42）、级外部控制齿轮（38）协同控制级喷枪推杆（32）与级喷枪推杆（36）的推进速度与距离，精准地实现自动化控制纳米颗粒的供给量、气-固混合物的混合均匀度；

单个两级喷枪组件可从任意角度插入气体流通管道（27）侧壁以注射纳米颗粒，环形分布的多个两级喷枪组件通过两级控制齿轮组件的协同作用将纳米颗粒从不同方向同步地喷吹到气体流通管道（27）内，使得纳米颗粒喷射进入方向与气体流动方向以不同角度相交，产生多次卷吸作用，可使纳米颗粒与气体流通管道（27）中流动的气流充分混合，增强气-固混合物的混合均匀度，通过外接单片机精准控制级喷枪推杆（32）、级喷枪推杆（36）的运动速度与距离、蠕动泵1的进气流量协同作用实现气-固混合物内纳米颗粒比例的精确控制；

所述混合用直立圆桶（12）底部与气室（10）之间的中间孔板（11）均匀分布一定数量的微米级圆孔，微米级圆孔尺寸不一，增强气-固混合物通过微米级圆孔与液态相变材料混合程度；

所述混合用直立圆桶（12）为圆柱体结构，直立圆桶（11）下方环形连接板（24）与气室（10）上方环形连接板通过螺母（23）和螺栓（25）固定、夹紧中间孔板（11），直立圆桶（11）顶部连接余气排出回路，气室（10）底部连接进气回路，直立圆桶（11）外层包裹保温绝热材料，外侧上部安装安全泄压阀（12）用于调节直立圆桶（11）内气压，设置一定数量的窗口用于观察不同位置的纳米流体中纳米颗粒是否分散均匀；

所述余气过滤装置（14）用于吸收气-固混合物中纳米颗粒；所述通过纳米颗粒吸收装置（17）对流经气体中的纳米颗粒进行二次清理；

所述气体流通管道、液相相变材料流通管道、纳米流体流通管道、储罐（16）和混合用直立圆桶（12）外层均采用保温绝热材料包裹。