CN110064353A - 螺旋盘管式微波反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及反应设备技术领域，尤其涉及一种微波辐射反应系统，包括微波激励腔、压缩激励腔、定位架、盘管、微波源，所述微波激励腔内设有压缩激励腔，所述微波激励腔与压缩激励腔之间设有定位架，所述定位架安装有螺旋盘管，所述螺旋盘管两端分别设有溶液进口和溶液出口，并且，所述溶液进口和溶液出口位于微波激励腔外壁，所述微波激励腔外壁设有多个微波源。本发明的有益效果为：本发明提供一种螺旋盘管式微波反应器，其结构提升电场强度和均匀性，增加辐照时间，增加反应时间，提高反应效率。
Description
技术领域
本发明涉及反应设备技术领域，尤其涉及一种微波辐射反应系统。
背景技术
目前，微波辅助反应技术已得到科学家的普遍关注，在市场上也有一些微波反应设备在卖。微波结合化学形成微波化学反应，比常规的反应技术具有工艺流程简单，处理时间短的优势，但由于不同溶液具有不同介电常数，微波在溶液中穿透能力不同，微波技术在反应器中的应用未能成为主流。
在民用工业应用中，微波磁控管主要实用915MHz和2450MHz两种，915MHz磁控管功率大，微波波长长，穿透力深，但价格高；2450MHz功率少，波长短，微波穿透深度浅，但价格低。在溶液反应应用中，现在主要偏重于915MHz。微波能量的吸收与溶液的介电常数有关，介电常数大的溶液，吸波能量强，微波在溶液中的穿透深度浅，无论是采用915MHz还是2450MHz磁控管，微波都不能对深层的溶液发生作用，特别是在处理大流量的溶液时，由于微波的辐射溶液有限，处理效果不好。
微波反应，当微波电场强度达到10的三次方以上，呈现非热效应，对于一些难处理的溶液，在极短时间内剧烈发生反应，快速得到自己想要的溶液。非热效应只在微波辐照的溶液中具有，没有受到微波辐照的溶液没有非热效应。
目前存在的问题：1、不同溶液对微波具有不同吸波能力，导致微波对溶液的穿透能力不同，导致微波辐射场在溶液中不能均匀分布。
2、微波激励腔内的电场强度低，且分布不均匀，是微波的效率大大降低，增加能耗。
3、溶液在微波激励腔内停留时间短，不能充分进行反应。
4、现有微波反应技术不能应用于流量大的反应。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中微波反应器存在的上述技术问题，而提出的螺旋盘管式微波反应器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计螺旋盘管式微波反应器包括微波激励腔、压缩激励腔、定位架、螺旋盘管、微波源，所述微波激励腔内设有压缩激励腔，所述微波激励腔与压缩激励腔之间设有定位架，所述定位架安装有螺旋盘管，所述螺旋盘管两端分别设有溶液进口和溶液出口，并且，所述溶液进口和溶液出口位于微波激励腔外壁，所述微波激励腔外壁设有多个微波源。
进一步的，所述微波激励腔采用金属材料制作而成，形成封闭空间，保证微波激励腔外不漏波。
进一步的，所述压缩激励腔在微波激励腔内，采用金属材料构成封闭空间，保证压缩激励腔内不透波。
进一步的，所述微波激励腔与压缩激励腔之间形成微波激励区域。
进一步的，所述微波源位于微波激励腔外壁上，作为反应器的能量供给者通过波导将微波馈入微波激励区域。
进一步的，所述微波激励区域提高微波功率密度，增强电磁场强度。
进一步的，所述定位架为透波材料，位于微波激励腔和压缩激励腔之间的微波激励区域。
进一步的，所述螺旋盘管为透波材料，处于电磁场强度最高区域，避开微波趋肤效应靠近微波激励腔壁处的电磁场强度低区域，减少微波损耗功率。
进一步的，所述螺旋盘管直径为3~90mm。
进一步的，所述螺旋盘管与溶液进口和溶液出口相连接。
进一步的，所述螺旋盘管为横向布置和立式布置。
进一步的，所述溶液进口和溶液出口可以互换，通过阀门控制溶液流量调整反应工艺。
本发明的有益效果为：微波激励腔外壁的微波源通过波导将微波馈入微波激励区域；通过设置压缩激励腔，减少微波激励体积，即微波激励区域增加微波场强，进而提高微波激励区域的微波密度；通过定位架固定螺旋盘管，避开微波趋肤效应靠近微波激励腔壁处的电磁场强度低区域，减少微波功率损耗，使螺旋盘管处于微波激励区域电场最强处；溶液自溶液进口进入螺旋盘管到溶液出口，使溶液细分，微波能完全均匀的辐射，同时增加溶液流经路径，延长微波辐照时间，提高溶液反应效率；本发明提供一种螺旋盘管式微波反应器，其结构提升电场强度和均匀性，增加辐照时间，增加溶液处理时间，提高溶液反应效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中：微波激励腔1、压缩激励腔2、定位架3、螺旋盘管4、微波源5、溶液进口6、溶液出口7、阀门8。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
根据本发明的实施例，提供了一种螺旋盘管式微波反应器。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种螺旋盘管式微波反应器，包括微波激励腔1、所述微波激励腔1内设有压缩激励腔2，所述微波激励腔1与压缩激励腔2之间设有定位架3，所述定位架3安装螺有旋盘管4，所述螺旋盘管4两端分别设有溶液进口6和溶液出口7，并且，所述溶液进口6和溶液出口7位于微波激励腔1外壁，所述微波激励腔1外壁设有多个微波源5。
在一个实施中，所述微波激励腔1采用金属材料制作密封空间，保证微波激励腔外不漏波。
在一个实施中，所述压缩激励腔2在微波激励腔1内，采用金属材料制作密封空间，保证压缩激励腔不透波。
在一个实施中，所述微波激励腔1与压缩激励腔2之间形成微波激励区域。
在一个实施中，所述微波源5位于微波激励腔1外壁上，作为处理器的能量供给者通过波导将微波馈入微波激励区域。
在一个实施中，所述微波激励区域提高微波功率密度，增强电磁场强度。
在一个实施中，所述定位架3为透波材料，位于微波激励腔1和压缩激励腔2之间的微波激励区域。
在一个实施中，所述螺旋盘管4为透波材料，处于电磁场强度最高区域，避开微波趋肤效应靠近微波激励腔1壁处的电磁场强度低区域，减少微波功率损耗。
在一个实施中，所述螺旋盘管4直径为3~90mm。
在一个实施中，所述螺旋盘管4与溶液进口6和溶液出口7相连接。
在一个实施中，所述螺旋盘为横向布置管和立式布置。
在一个实施中，所述溶液进口6和溶液出口7可以互换，通过阀门8控制溶液流量调整反应工艺。
具体应用时，微波激励腔1采用金属材料制成密封空间，压缩激励腔2采用金属材料制成密封空间在微波激励腔1内，微波激励腔1与压缩激励腔2之间形成微波激励区域，减少微波激励体积。微波源5外挂在微波激励腔1外壁，通过波导将微波馈入微波激励区域，使微波激励区域提高微波功率密度，增强电磁场强度和均匀性。定位架3为透波材料，根据微波源用途选择不同透波材料，包括聚四氟乙烯、PP材料、石英玻璃等。定位架3位于微波激励区域，螺旋盘管4为透波材料，由定位架3固定螺旋盘管4的位置处于电磁场场强度最高区域，避开微波趋肤效应靠近微波激励腔1壁处的电磁场强度低区域，减少微波功率损耗，螺旋盘管4的直径为3-90mm，螺旋盘管4采用横向布置或立式布置，增加溶液在微波激励区域路径，使溶液均匀受到微波辐照。螺旋盘管4两端连接溶液进口6和溶液出口7，溶液进口6和溶液出口7可以互换，通过阀门8控制溶液流量调整反应工艺。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过微波激励腔1外壁的微波源5通过波导将微波馈入微波激励区域，防止微波泄露；通过设置压缩激励腔1，减少微波激励体积，即微波激励区域增加微波场强，进而提高微波激励区域的微波密度；通过定位架3固定螺旋盘管4，避开微波趋肤效应靠近微波激励腔1壁处的电磁场强度低区域，减少微波功率损耗，使螺旋盘管4处于微波激励区域电场最强处；溶液自溶液进口6进入螺旋盘管4到溶液出口7，使溶液细分，微波能完全均匀的辐射，同时增加溶液流经路径，延长微波辐照时间，提高溶液处理效率；本发明提供一种螺旋盘管式微波反应器，其结构提升电场强度和均匀性，增加辐照时间，增加溶液反应时间，提高溶液反应效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，包括微波激励腔（1）、压缩激励腔（2）、定位架（3）、螺旋盘管（4）、微波源（5），所述微波激励腔（1）内设有压缩激励腔（2），所述微波激励腔（1）与压缩激励腔（2）之间设有定位架（3），所述定位架（3）安装螺有旋盘管（4），所述螺旋盘管（4）两端分别设有溶液进口（6）和溶液出口（7），并且，所述溶液进口（6）和溶液出口（7）位于微波激励腔（1）外壁，所述微波激励腔（1）外壁设有多个微波源（5）。
2.根据权利要求1所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述微波激励腔（1）、压缩激励腔（2）为金属材料构成封闭空间，保证微波激励腔（1）、压缩激励腔（2）不漏波。
3.根据权利要求1所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述微波激励腔（1）与压缩微波激励腔（2）之间形成微波激励区域。
4.根据权利要求1所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述微波源（5）位于微波激励腔（1）外壁上，作为处理器的能量供给者，通过波导将微波馈入微波激励腔（1）和压缩激励腔（2）之间。
5.根据权利要求4所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述微波激励区域提高微波功率密度，增强电磁场强度。
6.根据权利要求1所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述定位架（3）为透波材料，位于微波激励腔（1）和压缩激励腔（2）之间的微波激励区域。
7.根据权利要求1所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述螺旋盘管（4）为透波材料，螺旋盘管（4）为横向布置和立式布置，处于电磁场强度最高区域，避开微波趋肤效应引起的电磁场强度低区域，减少微波损耗功率。
8.根据权利要求7所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述螺旋盘管（4）直径为3~90mm。
9.根据权利要求8所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述螺旋盘管（4）与溶液进口（6）和溶液出口（7）相连接。
10.根据权利要求1或8所述的螺旋盘管式微波反应器，其特征在于，所述溶液进口（6）和溶液出口（7）可以互换，通过阀门(8)控制溶液进出口速度调整反应效率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190730 |