CN111330519B - 一种流体分布器、制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种流体分布器，由支撑板及其上加工的流体通道组成，支撑板上表面包含非水平面。该流体分布器可由金属材料、高分子材料以及无机非金属材料一种及其组合经过铸造、旋压、挤压、冲压、冲孔、冲切、锻压、磨削、切削、焊接、热压、烧结、真空烧结、无压烧结、气氛烧结、热压烧结、3D打印、注射成型、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成，用于流体进入另一种物质，以提高流体与物质的混合、扩散、输送以及能量的传递和/或转移的效率。
Description
技术领域
本发明属于机器或设备单元部件的精密制造领域，具体涉及一种流体分布器、制备方法及所述流体分布器的用途，所述流体分布器能够明显的提高物质的混合、扩散、输送以及能量的传递和/或转移的效率。
背景技术
当一种流体加入到另一种物质时，往往采用一根管道通入的办法，因此流体和该种物质的物质交换和能量交换效率较低，分布和交换很不均匀。例如一种气体通入一种液体中时，仅采用一根管道通入的办法，气泡中气体与液体之间的接触面积较小，因此物质和能量交换的速率和效率都很低。当一种气体通入一种颗粒状固体物质中进行物质和能量交换时，采用单根管道通入，一般情况下颗粒状固体物质无法与气体产生充分接触，无法实现整个反应器均匀的物质和能量交换。当一种或几种气体、液体、气凝胶、浆料或溶胶加入到另一种物质时，如采用上述方法，必然也存在同样的问题。有些流体与另一物质的物质和能量的交换可以通过加入搅拌装置的方法实现，但需要增加额外的部件和操作。因此很多固体、液体与流体之间的物质和能量的交换可采用流态化装置实现，流体在一定流动速度下的曵力可使与之发生物质和能量交换的物质内部以及物质与流体之间产生相互运动，从而达到混合、搅拌以及其他物质和能量交换效率提升的目的。然而在流化床中，流体分布器均采用在平板上开凿不同孔径和比例的流体通道实现，往往通过降低孔径和减小孔径的总面积与流体分布器的截面积的比例，实现流化效果的提升。该种方法存在两个问题：一、流体分布板的厚度等于流体通道的长度，因此，一般流体通道长度相对于其直径较长，流体通过流体分布板时产生的压降很大，具有很大的能量损失；二在流体分布板的上表面未开孔道的水平区域，物料产生大量堆积，形成高比例的物料死区，即目标物质未产生流化和运动的区域，从而造成整体体系中物料与流体物质和能量交换的不均匀，特别是对于粘滞性颗粒，有时还会粘结失流、沟流和床层振动，无法实现平稳流化。
因此，本领域需要开发一种压降较低、流化效果均匀、分布板表面不存在死区的流体分布器。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种压降较低、流化效果均匀、分布板表面不存在死区的流体分布器，其特征为：
本发明所述一种流体分布器，由支撑板及其上加工的流体通道组成，支撑板上表面包含非水平面。
优选地，支撑板上表面的非水平面面积≥50.0％的支撑板的水平投影的面积。包括但不限于：支撑板上表面的非水平面面积为50.0％、50.1％、50.4％、50.5％、50.6％、50.9％、51％、54.0％、55.0％、56.0％、59.0％、60.0％、61.0％、64.0％、65.0％、66.0％、69.0％、70.0％、71.0％、74.0％、75.0％、76.0％、79.0％、80.0％、80.1％、80.4％、80.5％、80.6％、80.9％、81％、84.0％、85.0％、86.0％、89.0％、90.0％、90.1％、90.4％、90.5％、90.6％、90.9％、91％、94％、94.1％、94.4％、94.5％、94.6％、94.9％、95.0％、95.1％、95.4％、95.5％、95.6％、95.9％、96.0％、97.0％、97.1％、97.4％、97.5％、97.6％、97.9％、98.0％的支撑板的水平投影的面积。优选地，支撑板上表面的非水平面面积≥80.0％的支撑板的水平投影的面积；进一步优选为≥90.0％；再进一步优选为≥95.0％；更进一步优选为≥98.0％。
支撑板的上表面设定含有非水平面结构可以有效防止物料的堆积，物料将会在重力和/或内部压力的双重作用下向流体通道处移动，从而被流体带走，产生运动，从而实现稳定流化和/或均匀混合。
本发明所述的流体分布器，其特征在于，支撑板上表面由非水平面组成。
本发明所述的流体分布器，其特征在于，支撑板上表面包含一个及其以上个二维面和/或三维面，该二维面和/或三维面包含一个和/或多个与水平面呈0.0-90.0°的面而成。包括但不限于：该二维面和/或三维面包含一个和/或多个与水平面呈0.0°、0.1°、0.2°、0.4°、0.5°、0.6°、0.9°、1.0°、1.1°、1.4°、1.5°、1.6°、1.9°、2.0°、4.0°、4.1°、4.4°、4.5°、4.6°、4.9°、5.0°、5.1°、5.4°、5.5°、5.6°、5.9°、6.0°、9.0°、10.0°、10.1°、10.4°、10.5°、10.6°、10.9°、11.0°、14.0°、14.1°、14.4°、14.5°、14.6°、14.9°、15.0°、15.1°、15.4°、15.5°、15.6°、15.9°、16.0°、19.0°、19.1°、19.4°、19.5°、19.6°、19.9°、20.0°、20.1°、20.4°、20.5°、20.6°、20.9°21.0°、24.0°、24.1°、24.4°、24.5°、24.6°、24.9°、25.0°、25.1°、25.4°、25.5°、25.6°、25.9°、26°、29°、29.1°、29.4°、29.5°、29.6°、29.9°、30.0°、30.1°、30.4°、30.5°、30.6°、30.9°、31.0°、34.0°、35.0°、36.0°、39.0°、40.0°、41.0°、44°、44.1°、44.4°、44.5°、44.6°、44.9°、45.0°、45.1°、45.4°、45.5°、45.6°、45.9°、46.0°、49.0°、50.0°、51.0°、54.0°、55.0°、56.0°、59.0°、59.1°、59.4°、59.5°、59.6°、59.9°、60.0°、60.1°、60.4°、60.5°、60.6°、60.9°、61.0°、64.0°、64.1°、64.4°、64.5°、64.6°、64.9°、65°、65.1°、65.4°、65.5°、65.6°、65.9°、66.0°、69.0°、69.1°、69.4°、69.5°、69.6°、69.9°、70.0°、70.1°、70.4°、70.5°、70.6°、70.9°、71.0°、74°、74.1°、74.4°、74.5°、74.6°、74.9°、75.0°、75.1°、75.4°、75.5°、75.6°、75.9°、76.0°、79.0°、79.1°、79.4°、79.5°、79.9°、80°、81.1°、81.4°、81.5°、81.6°、81.9°81°、84°、84.1°、84.4°、84.5°、84.6°、84.9°、85°、85.1°、85.4°、85.5°、85.6°、85.9°86.0°、89.0°、89.1°、89.4°、89.5°、89.6°、89.9°、90°的面而成，该二维面和/或三维面也可以是包含一个和/或多个与水平面呈0.0-90.0°、1.0-89.0°、5.0-85.0°、10.0-80.0°、15.0-75.0°、20.0-70.0°、25.0-65.0°、25.0-65.0°、30.0-60.0°、30.0-45.0°45.0-60.0°的面而成。优选角度为1.0-89.0°的面；进一步优选5.0-85.0°的面；再进一步优选10.0-80.0°的面；又进一步优选15.0-75.0°的面；更进一步优选20.0-70.0°的面；还进一步优选25.0-65.0°的面；还进一步优选30.0-60.0°的面；进一步优选为30.0-45.0°的面；进一步优选为45.0-60.0°。
优选地，所述二维面为一个平面内的任意封闭图形围成的二维平面；
优选地，所述三维面为三维空间内任意封闭图形围成的三维曲面。
优选地，所述三维曲面包含一个和/或多个锥体的侧面、台体的侧面、球面和/或椭球面的一部分或全部。
优选地，所述锥体包含棱锥体、圆锥体、椭圆锥体、曲面锥体和/或球体的一种及其组合；
优选地，所述台体包含棱台体、圆台体、椭圆台体、曲面台体和/或球台体的一种及其组合。
优选地，所述棱锥体是由一个多边形面和三个及其以上个共用一个顶点的三角形面所围成的空间几何体；
优选地，所述圆锥体是由平面上一个圆上的所有点与平面外的一个定点相连接所得到的锥面与圆所在平面面围成的空间几何体；和/或是平面上一个圆以及它的所有切线和平面外的一个定点确定的平面围成的空间几何体；
优选地，所述椭圆锥体是由平面上一个椭圆上的所有点与平面外的一个定点相连接所得到的锥面与椭圆所在平面围成的空间几何体；和/或是平面上一个椭圆以及它的所有切线和平面外的一个定点确定的平面围成的空间几何体；
优选地，所述曲面锥体是由平面上一个封闭曲线上的所有点与平面外的一个定点相连接所得到的锥面与曲线所在平面围成的空间几何体；和/或是平面上一个曲面以及它的所有切线和平面外的一个定点确定的平面围成的空间几何体；
优选地，所述球体是由一个半圆绕直径所在直线旋转一周所成的空间几何体。
优选地，所述棱台体是由平行于底面的平面截取一个棱锥体，该棱锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
优选地，所述圆台体是由平行于一个圆锥体底面的平面截取该圆锥体，圆锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
优选地，所述椭圆台体是由平行于一个椭圆锥体底面的平面截取该椭圆锥体，椭圆锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
优选地，所述曲面台体是由由平行于一个曲面锥体底面的平面截取该曲面锥体，曲面锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
优选地，所述球台体是由两个平行面截取一个球体，两个截面之间的部分所围成的空间几何体。
优选地，所述棱锥体包含正棱锥体和/或非正棱锥体的一种及其组合；
优选地，所述棱台体包含正棱台体和/或非正棱台体的一种及其组合。
优选地，所述正棱锥体包含正三棱锥体、正四棱锥体、正五棱锥体、正六棱锥体和/或正7-20棱锥体中的一种及其组合；
优选地，所述正棱台体包含正三棱台体、正四棱台体、正五棱台体、正六棱台体和/或正7-20棱台体的一种及其组合。
本发明所述的流体分布器，其特征在于，流体为在操作条件下含有呈气态、液态、固态、等离子体态、气凝胶态和/或溶胶态的物质；
优选地，流体为在操作条件下呈气态、液态和/或等离子体态的物质；
优选地，流体为在操作条件下呈气态和/或液态的物质；
优选地，流体为在操作条件下呈气态的物质；
本发明所述的流体分布器，其特征在于：
支撑板为在流体通过方向的非平行面上设置的通过减小流体通过的横截面积而增加流体通过速度的物体；
支撑板上表面为流体经过流体通道前未与流体接触的支撑板表面和/或未受到流体在来流侧冲击的支撑板表面和/或能够与流体需要接触的物质接触的支撑板表面；
支撑板下表面为流体经过流体通道前与流体接触的支撑板表面和/或受到流体在来流侧冲击的面和/或不能够与流体需要接触的物质接触的支撑板表面；
流体通过方向为流体通过支撑板前后的总体移动方向；
水平投影为在流体通过方向的法平面投影；
水平面为与流体通过方向的法平面平行的面；
支撑板的水平投影面的轮廓可为任意形状；优选为圆形、椭圆形、正三角形、正方形、正六边形、三角形、矩形、四边形、五边形、六边形和/或其他多边形中的一种及其组合；进一步优选为圆形、椭圆形、正三角形、正方形和/或正六边形中的一种及其组合。
本发明所述的流体分布器，其特征在于，流体通道通过部分和/或全部二维面与支撑板下表面最近的点或线，部分和/或全部三维面的法平面为水平面的凹点，部分和/或全部锥体、台体距离支撑板下表面最近的点和/或面；
优选地，流体通道是由该锥体、台体与支撑板下表面重合的截面组成和/或是由通过该锥体、台体与支撑板下表面最近的点和/或面的连通支撑板下表面的孔组成；
优选地，流体通道的水平横截面可为任意形状；优选为圆形、椭圆形、三角形、正方形、长方形和/或六边形中的一种及其组合；
通过让流体通道通过二维面与支撑板下表面最近的点或线，三维面的法平面为水平面的凹点，锥体、台体距离支撑板下表面最近的点和/或面缩短了流体通道的长度，从而减小流体在流体通道中运动所产生的能量损失，减小流体分布板的压降。
优选地，所述流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的0.05-30.0％；包括但不限于：流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的30.0％、29.9％、29.6％、29.5％、29.4％、29.1％、29.0％、26.0％、25.0％、24.0％、21.0％、20.9％、20.6％、20.5％、20.4％、20.1％、20.0％、19.9％、19.6％、19.5％、19.4％、19.1％、19.0％、16.0％、15.9％、15.6％、15.5％、15.4％、15.1％、15.0％、14.9％、14.6％、14.5％、14.4％、14.1％、14.0％、13.0％、11.0％、10.9％、10.6％、10.5％、10.4％、10.1％、10.0％、9.9％、9.6％、9.5％、9.4％、9.1％、9％、8.0％、7.0％、6.0％、5.9％、5.6％、5.5％、5.4％、5.1％、5.0％、4.0％、3.0％、2.9％、2.6％、2.5％、2.4％、2.1％、2.0％、1.9％、1.6％、1.5％、1.4％、1.1％、1.0％、0.9％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％、0.09％、0.06％、0.05％。优选流体通道的水平横截面积为0.1-20.0％；进一步优选为0.2-15.0％；再进一步优选为0.5-10.0％；更进一步优选为1.0-5.0％。
优选地，流体通道的水平截面面积为100μm2-1.0m2；包括但不限于：流体通道的水平截面面积为100μm2、200μm2、400μm2、500μm2、600μm2、900μm2、1000μm2、1100μm2、1400μm2、1500μm2、1600μm2、1900μm2、1100μm2、1400μm2、1500μm2、1600μm2、1900μm2、2000μm2、2100μm2、2400μm2、2500μm2、2600μm2、2900μm2、3000μm2、4000μm2、4100μm2、4400μm2、4500μm2、4600μm2、4900μm2、5000μm2、5100μm2、5400μm2、5500μm2、5600μm2、5900μm2、6000μm2、9000μm2、9100μm2、9400μm2、9500μm2、9600μm2、9900μm2、10000μm2、10100μm2、10400μm2、10500μm2、10600μm2、10900μm2、11000μm2、20000μm2、40000μm2、50000μm2、60000μm2、90000μm2、0.1mm2、0.11mm2、0.14mm2、0.15mm2、0.16mm2、0.19mm2、0.2mm2、0.4mm2、0.5mm2、0.51mm2、0.54mm2、0.55mm2、0.56mm2、0.59mm2、0.6mm2、0.9mm2、1.0mm2、1.1mm2、1.4mm2、1.5mm2、1.6mm2、1.9mm2、2.0mm2、4.0mm2、5.0mm2、6.0mm2、9.0mm2、10.0mm2、10.1mm2、10.4mm2、10.5mm2、10.6mm2、10.9mm2、20.0mm2、40.0mm2、50.0mm2、60.0mm2、90.0mm2、1.0cm2、2.0cm2、4.0cm2、4.1cm2、4.4cm2、4.5cm2、4.6cm2、4.9cm2、5.0cm2、6.0cm2、9.0cm2、9.1cm2、9.4cm2、9.5cm2、9.6cm2、9.9cm2、10.0cm2、20.0cm2、40.0cm2、50.0cm2、60.0cm2、90.0cm2、100.0cm2、200.0cm2、400.0cm2、50.0cm2、60.0cm2、900.0cm2、0.1m2、0.11m2、0.14m2、0.15m2、0.16m2、0.19m2、0.2m2、0.4m2、0.41m2、0.44m2、0.45m2、0.46m2、0.49m2、0.5m2、0.6m2、0.9m2、1.0m2。优选为1000μm2-0.5m2；进一步优选为2000μm2-0.2m2；进一步优选为5000μm2-0.1m2；进一步优选为10000μm2-500cm2；进一步优选为50000μm2-100cm2；进一步优选为0.1mm2-50cm2；进一步优选为0.5mm2-20cm2；进一步优选为1.0mm2-10cm2；进一步优选为5.0mm2-5.0cm2；进一步优选为10.0mm2-1.0cm2。
本发明还提供了一种本发明所述的流体分布器的制备方法，其特征在于，该流体分布器可由金属材料、高分子材料以及无机非金属材料一种及其组合经过铸造、旋压、挤压、冲压、冲孔、冲切、锻压、磨削、切削、焊接、半固态成型、热压、烧结、真空烧结、无压烧结、气氛烧结、热压烧结、3D打印、注射成型、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成。
本发明所述的流体分布器的制备方法，其特征在于，所述金属材料包含镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、金、银、铂、铱、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、锆和/或铪中的一种及其组合；优选包含钛、铁、钴、镍、铜、钼、钨、低碳钢、中碳钢、高碳钢、锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢、硅钢、合金钢、高纯钛、钛合金、镁合金、铝合金、镍合金、钒合金、铬合金、钴合金和/或钼合金中的一种及其组合；进一步优选为钛、铁、钴、镍、铜、钼、钨、钛合金、镍合金、钒合金、铬合金、钴合金和/或钼合金中的一种及其组合。
本发明所述的流体分布器的制备方法，其特征在于，所述高分子材料包含天然高分子材料和/或合成高分子材料中的一种及其组合；优选包含天然纤维、天然树脂、天然橡胶、塑料、合成橡胶和/或合成纤维中的一种及其组合；进一步优选为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚异戊二烯、丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、尼龙、涤纶、腈纶聚酯纤维、芳纶和/或丙纶纤维中的一种及其组合；进一步优选为聚酰胺、聚酯硅橡胶、氟橡胶、尼龙、涤纶、腈纶聚酯纤维、芳纶和/或丙纶纤维中的一种及其组合。
本发明所述的流体分布器的制备方法，其特征在于，所述无机非金属材料是指含有金属和非金属的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的陶瓷、玻璃和/或单晶体材料中的一种及其组合；优选各种陶瓷、玻璃材料，包含高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料、碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼、石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃、高温玻璃、耐高压玻璃、防紫外线玻璃和/或防爆玻璃中的一种及其组合；进一步优选包含高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料、碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼、石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃、高温玻璃、耐高压玻璃、防紫外线玻璃和/或防爆玻璃中的一种及其组合。
优选地，本发明所述的流体分布器的制备方法，可由铸造、旋压、挤压、冲压、冲孔、冲切、锻压、磨削、切削、焊接、半固态成型、热压、烧结、真空烧结、无压烧结、气氛烧结、热压烧结、3D打印、注射成型、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成；
优选地，本发明所述的流体分布器的制备方法，可由铸造、挤压、冲压、冲切、锻压、磨削、切削、半固态成型、热压、烧结、真空烧结、无压烧结、气氛烧结、热压烧结、3D打印、注射成型、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成。
优选地，针对含有金属材质的流体分布器的制备方法，可采用铸造、冲压、磨削、切削、半固态成型、烧结、3D打印、注射成型、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成；
优选地，针对含有高分子材料的流体分布器的制备方法，可采用压缩模塑、挤出模塑、铸塑、热成型、3D打印、注射模塑、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成；
优选地，针对含有无机非金属材料的流体分布器的制备方法，可采用挤压、磨削、热压、烧结、真空烧结、无压烧结、气氛烧结、热压烧结、3D打印、注射成型、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成。
优选地，本发明所述的流体分布器的制备方法，采用3D打印和/或注射成型加工而成。
本发明还提供了一种本发明所述的流体分布器的用途，其特征在于，流体分布器用于流体进入另一种物质，以提高流体与物质的混合、扩散、输送以及能量的传递和/或转移的效率。
优选地，本发明所述的流体分布器的用途为气固、液固、气液、胶液、液液、气液固之间的物质的混合、传递和扩散，物质的输送，动能的转移，热量的转移；
进一步优选地，本发明所述的流体分布器的用途为气固、液固、气液、胶液、液液、气液固之间的物质的混合，物质的输送，物质的单向扩散、以及物质的双向扩散，热量的转移；
进一步优选地，本发明所述的流体分布器的用途为气固、液固、气液、气液固之间以混合、反应和能量转移为目的操作单元，以液液、胶液、浆液混合、反应和能量转移为目的操作单元；
进一步优选地，本发明所述的流体分布器的用途为气固、液固、气液、气液固之间以混合、反应和能量转移为目的输送床、快速床、流化床、循环床、鼓泡床、膨胀床、固定床中的一种及其组合，气体、液体或浆料进入液体、气体或浆料反应器中进行的以混合和/或反应为目的操作单元。
本发明还提供了一种本发明所述的流体分布器的使用方法，其特征在于，流体分布器以任意与水平面所成角度使用；
优选地，流体分布器以与水平面平行的方向使用；
优选地，流体分布器上可附加有螺纹、支架或与器皿连接；
优选地，流体分布器可经过表面处理、化学处理和/或热处理。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过增加支撑板上表面含有非水平面比例的设计，减小了最小水平横截面的流体通道的长度，降低流体流经流体分布板的能量损失，在较低的能耗下提升流体与另一物质之间的物质和能量交换的效率和效果；在达到同等物质和能量交换的效率和效果的情况下未增加附加物质和能量交换的强化设备。
(2)本发明通过增加支撑板上表面所含非水平面比例的方法，有效减小物料的静止堆积率，物料将会在重力和/或内部压力的作用下向流体通道处移动，从而被流体带走，产生运动，从而实现不存在死区的稳定流动和/或均匀混合，从而提高物质和能量交换的效率和效果；不需要采用振动设备、搅拌设备和内构件而实现无死区的稳定流动和/或均匀混合。
(3)本发明通过增加支撑板上表面纵横交错的二维面和/或三维面为支撑板提供了较大的强度和支撑，有效消除了流体流过流体分布器所产生的压降、温度差等造成的流体分布器变形和扭曲，增加了流体分布器的强度；并且在同样的流体分布器强度下，大大减小流体分布器重量和用料。
(4)本发明通过增加支撑板上表面为非水平面的途径，物料可以在重力和内部压力情况下，在非水平面上更易于产生运动，减少了压力和水平表面支撑力相抵消而造成的静止物料的比例，减少或消除了流体所交换物料的死区，有效减小或防止了物料的粘结、失流、烧结和坍塌等现象。
附图说明
图1是装置实施例1提供的流体分布器的结构示意图；
图2是装置实施例2提供的流体分布器的结构示意图；
图3是装置实施例3提供的流体分布器的结构示意图；
图4是装置实施例4提供的流体分布器的结构示意图；
图5是装置实施例5提供的流体分布器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1本发明所述流体分布器的一种，支撑板的水平投影面的轮廓为圆形，流体分布器上表面含有4个圆台体的部分侧面，下底面与圆台体交叉的平面为流体通道。支撑板上表面的非水平面面积为80.3％的支撑板的水平投影的面积，流体通道为圆形，流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的1.6％，支撑板上表面所含非水平表面与水平表面的夹角为21.5°。
实施例2本发明所述流体分布器的一种，支撑板的水平投影面的轮廓为圆形，流体分布器上表面含有8个正四棱台体的部分侧面和1个棱锥体的侧面，下底面与圆台体交叉的平面为流体通道。支撑板上表面的非水平面面积为100％的支撑板的水平投影的面积，流体通道为正方形，流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的0.2％，支撑板上表面所含非水平表面与水平表面的夹角为46.5°。
实施例3本发明所述流体分布器的一种，支撑板的水平投影面的轮廓为非规则二维图形，流体分布器上表面含有7个圆台体的部分侧面，下底面与圆台体交叉的平面为流体通道。支撑板上表面的非水平面面积为85.2％的支撑板的水平投影的面积，流体通道为圆形，流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的1.0％，支撑板上表面所含非水平表面与水平表面的夹角为15°和18°。
实施例4本发明所述流体分布器的一种，支撑板的水平投影面的轮廓为长方形，流体分布器上表面含有6个正棱台体、5个椭圆台体、3个圆台体、1个球台体和1个圆柱体的部分侧面，下底面与圆台体交叉的平面以及球台体下方的圆柱体为流体通道。支撑板上表面的非水平面面积为85.0％的支撑板的水平投影的面积，流体通道为圆形，流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的0.3％，支撑板上表面所含非水平表面与水平表面的夹角为59°、31-46°、46°和1-89°。
实施例5本发明所述流体分布器的一种，支撑板的水平投影面的轮廓为正长方形，流体分布器上表面含有4个正圆台体的部分侧面，下底面与圆台体交叉的平面为流体通道。支撑板上表面的非水平面面积为100％的支撑板的水平投影的面积，流体通道为圆形，流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的2.8％，支撑板上表面所含非水平表面与水平表面的夹角为46-49°。
实施例6实施例1所述流体分布器的制备方法，所用材质为316L不锈钢，经过经过锻压后切削加工而成。
实施例7实施例2所述流体分布器的制备方法，所用材质为水雾化法304L不锈钢粉，经过粉末注射成型后，经过脱模后在真空条件烧结而成。
实施例8实施例3所述流体分布器的制备方法，所用材质为304L不锈钢，经过半固态成型后，经过脱模后辅以激光穿孔处理制成。
实施例9实施例4所述流体分布器的制备方法，所用材质为有机玻璃，经过熔融后压铸成型后，经过冷却处理制成。
实施例10实施例5所述流体分布器的制备方法，所用材质为氮化硼粉体，经过热压成型后，在热压炉中烧制而成。
实施例11实施例1和6所述流体分布器的用途，用于硝酸锰、硝酸镍和硝酸锂材料的流态化焙烧处理制备电池正极材料中的气体分布板，能够有效减小三元氧化物的形成时间，并且不产生粘结、失流和结壁等现象。
实施例12实施例2和7所述流体分布器的用途，用于盛有硫酸锰溶液的容器底部通入氢氧化钠溶液，形成氢氧化锰沉淀，由于流体分布器的均混作用，所得沉淀产品中不含有碱式硫酸锰杂质，得到高纯氢氧化锰沉淀；再经流体分布器通入纯氧气进行氧化，在流体分布器对氧气的均匀混合下，制备四氧化三锰粉体中不含有其他结晶相和非晶相含锰杂质。
实施例13实施例3和8所述流体分布器的用途，用于鼓泡床的气体分布板，该鼓泡床用于负载型纳米氧化铁的还原，在一定温度下通入氮气和氢气的混合气体，得到负载型纳米金属铁催化剂，该催化剂用于纳米碳管的制备。
实施例14实施例4和9所述流体分布器的用途，用于膨胀流化床中石英砂的流化的气体分布器，床层压降稳定，石英砂的流化不存在死区。
实施例15实施例5和10所述流体分布器的用途，用于超高温流化床中的气体分布板，该超高温流化床用于在高温下去除纳米碳管中的各种金属和非金属杂质。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种流体分布器，由支撑板及其上加工的流体通道组成，支撑板上表面包含非水平面；
支撑板上表面的非水平面面积≥50.0％的支撑板的水平投影的面积；
支撑板上表面包含一个及其以上个三维面，该三维面包含一个和/或多个与水平面呈20.0-70.0°的面；
所述三维面为三维空间内任意封闭图形围成的三维曲面；
所述三维曲面包含一个和/或多个锥体的侧面、台体的侧面、球面和/或椭球面的一部分或全部；
支撑板为在流体通过方向的非平行面上设置的通过减小流体通过的横截面积而增加流体通过速度的物体；
支撑板上表面为流体经过流体通道前未与流体接触的支撑板表面和/或未受到流体在来流侧冲击的支撑板表面和/或能够与流体需要接触的物质接触的支撑板表面；
支撑板下表面为流体经过流体通道前与流体接触的支撑板表面和/或受到流体在来流侧冲击的面和/或不能够与流体需要接触的物质接触的支撑板表面；
流体通过方向为流体通过支撑板前后的总体移动方向；
水平投影为在流体通过方向的法平面投影；
水平面为与流体通过方向的法平面平行的面；
流体通道通过部分和/或全部三维面的法平面为水平面的凹点，部分和/或全部锥体、台体距离支撑板下表面最近的点和/或面；
流体通道是由该锥体、台体与支撑板下表面重合的截面组成和/或是由通过该锥体、台体与支撑板下表面最近的点和/或面的连通支撑板下表面的孔组成。
2.如权利要求1所述的流体分布器，其特征在于，
所述锥体包含棱锥体、圆锥体、椭圆锥体、曲面锥体和/或球体的一种及其组合；
所述台体包含棱台体、圆台体、椭圆台体、曲面台体和/或球台体的一种及其组合；
所述棱锥体是由一个多边形面和三个及其以上个共用一个顶点的三角形面所围成的空间几何体；
所述圆锥体是由平面上一个圆上的所有点与平面外的一个定点相连接所得到的锥面与圆所在平面面围成的空间几何体；
所述椭圆锥体是由平面上一个椭圆上的所有点与平面外的一个定点相连接所得到的锥面与椭圆所在平面围成的空间几何体；
所述曲面锥体是由平面上一个封闭曲线上的所有点与平面外的一个定点相连接所得到的锥面与曲线所在平面围成的空间几何体；
所述球体是由一个半圆绕直径所在直线旋转一周所成的空间几何体；
所述棱台体是由平行于底面的平面截取一个棱锥体，该棱锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
所述圆台体是由平行于一个圆锥体底面的平面截取该圆锥体，圆锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
所述椭圆台体是由平行于一个椭圆锥体底面的平面截取该椭圆锥体，椭圆锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
所述曲面台体是由由平行于一个曲面锥体底面的平面截取该曲面锥体，曲面锥体底面和截面之间的部分所围成的空间几何体；
所述球台体是由两个平行面截取一个球体，两个截面之间的部分所围成的空间几何体；
所述棱锥体包含正棱锥体和/或非正棱锥体的一种及其组合；
所述棱台体包含正棱台体和/或非正棱台体的一种及其组合；
所述正棱锥体包含正三棱锥体、正四棱锥体、正五棱锥体、正六棱锥体和/或正7-20棱锥体中的一种及其组合；
所述正棱台体包含正三棱台体、正四棱台体、正五棱台体、正六棱台体和/或正7-20棱台体的一种及其组合。
3.如权利要求1所述的流体分布器，其特征在于，流体为在操作条件下含有呈气态、液态、固态、等离子体态、气凝胶态和/或溶胶态的物质；
所述操作条件是指流体的温度、压力、磁场、电场、光场和/或力场条件。
4.如权利要求1所述的流体分布器，其特征在于，
支撑板的水平投影面的轮廓为圆形、椭圆形、正三角形、正方形、正六边形、三角形、矩形、四边形、五边形、六边形和/或其他多边形中的一种及其组合。
5.如权利要求1所述的流体分布器，其特征在于，
流体通道的水平横截面为圆形、椭圆形、三角形、正方形、长方形和/或六边形中的一种及其组合；
所述流体通道的水平横截面积为支撑板上部空间水平横截面积的0.05-30.0％；
流体通道的水平截面面积为100μm2-1.0m2。
6.如权利要求1所述流体分布器的制备方法，其特征在于，该流体分布器可由金属材料、高分子材料以及无机非金属材料一种及其组合经过铸造、旋压、挤压、冲压、冲孔、冲切、锻压、磨削、切削、焊接、半固态成型、热压、烧结、真空烧结、无压烧结、气氛烧结、热压烧结、3D打印、注射成型、激光切割、喷砂加工、喷水切割和/或热切割中的一种及其组合加工而成。
7.如权利要求6所述流体分布器的制备方法，其特征在于，所述金属材料包含镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、金、银、铂、铱、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、锆和/或铪中的一种及其组合；
所述高分子材料包含天然高分子材料和/或合成高分子材料中的一种及其组合；
所述无机非金属材料是指含有金属和非金属的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的陶瓷、玻璃和/或单晶体材料中的一种及其组合。
8.如权利要求1所述的流体分布器的用途，其特征在于，流体分布器用于气固、液固、气液、气液固之间以混合、反应和能量转移为目的输送床、快速床、流化床、循环床、鼓泡床、膨胀床、固定床中的一种及其组合，气体、液体或浆料进入液体、气体或浆料反应器中进行的以混合和/或反应为目的操作单元。
9.如权利要求1所述的流体分布器的使用方法，其特征在于，
流体分布器以与水平面平行的方向使用；
流体分布器上附加有螺纹、支架或与器皿连接；
流体分布器经过表面处理、化学处理和/或热处理。
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