发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种涡旋流动光化学反应器,解决了现有技术中光化学反应器中反应器内的流体接受光源的光子辐照不均匀,且光源发光时同时产生大量热能,光源采用内置方式,大量热能将会传递至反应物料体系,容易产生副反应或反应失控现象,或者导致制冷能耗显著增加的技术问题。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种涡旋流动光化学反应器,包括:内筒结构;围绕所述内筒结构四周的外筒结构,所述内筒结构安装在所述外筒结构内部;设置在所述外筒结构外壁外的多个光源;其中,所述内筒结构的外壁与所述外筒结构的内壁构成环形空隙,所述内筒结构的旋转产生离心力而诱导涡旋结构,使得流体在所述环形空隙内环形运动,以使得靠近所述内筒结构的外壁的流体周期性的迁移至所述外筒结构的内壁。
在本发明一实施例中,所述外筒结构的横截面为多边形。
在本发明一实施例中,所述多边形的边的个数大于或者等于五,且所述外筒结构的横截面为等边多边形。
在本发明一实施例中,所述外筒结构包括:多个柱面,所述柱面上开设有凹槽;以及安装在所述凹槽内的透光硬质结构。
在本发明一实施例中,所述透光硬质结构为玻璃板。
在本发明一实施例中,所述单个柱面上开设一个或多个凹槽。
在本发明一实施例中,所述单个柱面上开设多个凹槽,且任意相邻两个所述凹槽平行设置。
在本发明一实施例中,所述内筒结构与所述外筒结构同轴设置。
在本发明一实施例中,所述涡旋流动光化学反应器,还包括:设置在所述光源外侧的光罩,且所述光罩的内壁为经过抛光而形成的镜面。
在本发明一实施例中,多个所述光源沿着所述外筒结构的外壁均匀设置。
本发明提供的一种涡旋流动光化学反应器,包括:内筒结构;围绕所述内筒结构四周的外筒结构;设置在所述外筒结构外壁外的多个光源;其中,所述内筒结构的外壁与所述外筒结构的内壁构成环形空隙,所述内筒的旋转产生离心力而诱导涡旋结构,使得流体在所述环形空隙内环形运动,以使得靠近内筒结构的外壁的流体周期性的迁移至所述外筒结构的内壁,然后外筒结构的内壁的流体周期性的迁移到内筒结构的外壁,从而使得流体呈涡旋结构周期性的靠近和远离光源,从而使得反应器内流体在时间上都能够均匀接受光源的辐照,接受光子,激发反应,避免部分物料的过度反应和部分物料因没有接受光子没有激发反应。另外,光源设置在外筒结构外,即采用光源外置方式,光源发光同时产生的大量的热能可以通过空气自然对流或强制对流方式从反应器区域移走,避免热能大量聚集在反应器区域并传递至反应流体,导致副反应和制冷能耗。
具体实施方式
本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外,在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
作为本发明的第一方面,图1所示为本发明一实施例提供的一种涡旋流动光化学反应器的结构示意图;如图1所示,该涡旋流动光化学反应器,包括:内筒结构100;围绕内筒结构100四周的外筒结构300,其中内筒结构100安装在外筒结构300内部;设置在外筒结构300外壁外的多个光源400;其中,内筒结构100的外壁与外筒结构300的内壁构成环形空隙200,内筒结构100的旋转产生离心力而诱导涡旋结构,使得流体在环形空隙200内环形运动,以使得靠近内筒结构的外壁的流体周期性的迁移至外筒结构的内壁。
本发明提供的一种涡旋流动光化学反应器,包括:内筒结构100;围绕内筒结构100四周的外筒结构300;设置在外筒结构300外壁外的多个光源400;其中,内筒结构100的外壁与外筒结构300的内壁构成环形空隙200,内筒结构100的旋转产生离心力而诱导涡旋结构,使得流体在环形空隙200内环形运动,以使得靠近内筒结构100的外壁的流体周期性的迁移至外筒结构300的内壁,然后外筒结构300的内壁的流体周期性的迁移到内筒结构100的外壁,从而使得流体呈涡旋结构周期性的靠近和远离光源400,从而使得反应器内流体在时间上都能够均匀接受光源400的辐照,接受光子,激发反应,避免部分物料的过度反应和部分物料因没有接受光子没有激发反应。另外,光源400设置在外筒结构300外,即采用光源400外置方式,光源400发光同时产生的大量的热能可以通过空气自然对流或强制对流方式从反应器区域移走,避免热能大量聚集在反应器区域并传递至反应流体,减少副反应和降低制冷能耗。
在本发明一实施例中,图2所示为本发明另一实施例提供的涡旋流动光化学反应器中的外筒结构300的横截面示意图,如图2所示,该涡旋流动光化学反应器中的外筒结构300的横截面为多边形,即外筒结构300为柱状结构,且横截面为多边形。
可选的,多边形的变数大于或者等于五,例如,外筒结构300的横截面可以为五边形、六边形、七边形、八边形等,因此,本发明对于多边形的边数不作限定。
可选的,外筒结构的横截面为等边多边形,例如等边五边形。
在本发明一实施例中,外筒结构300的材料包括玻璃。即反应器壳体的外筒结构300包括透明部分,以允许光子透过容器壳体并辐照反应器内流体,从而使得反应器内流体在时间上都能够均匀接受光源400的辐照,接受光子,激发反应。
可选的,外筒结构300由玻璃板302制备而成,即外筒结构300的各个柱面301均是玻璃板302。
玻璃材料脆且易碎,一是难以做成大尺寸的全玻璃柱体外壳结构,制作成本高,难以实现工业化;二是操作要求高,需防止破碎;三是一旦破碎将会造成不可估量的安全事故;四是破碎后维护成本高。因此,在本发明一实施例中,如图1所示,外筒结构300包括:多个柱面301,柱面301上开设有凹槽303;以及安装在凹槽303内的透光硬质结构。例如玻璃板302。即外筒结构300的柱面301上也设置有玻璃板302,玻璃板302以允许光子透过容器壳体并辐照反应器内流体,从而使得反应器内流体在时间上都能够均匀接受光源400的辐照,接受光子,激发反应。且玻璃板302是安装在柱面301的凹槽303内的,降低了外筒结构300的加工难度,能够实现工业化,且可以防止玻璃破碎,降低了安全事故的概率。另外当玻璃板302破碎后,直接将破碎的玻璃板302从凹槽303内取下,重新在凹槽303内安装一个新的玻璃板302即可,降低了玻璃破碎后的维护成本。
可选的,如图3所示,单个柱面301上可以设置一个凹槽303,凹槽303的面积较大,这样可以使得反应器内流体在时间上都能够均匀接受光源400的辐照,接受光子,激发反应。
另一可选的,如图4所示,单个柱面301设设置多个凹槽303,每个凹槽303内均安装一个玻璃板302,降低了一个玻璃板302的面积,降低因一个玻璃板302破碎而降低整个光源400辐射反应器内的流体的面积的概率。同时也增大了一个柱面301上玻璃板302的整体面积,增加了光源400辐射反应器内的流体面积。
可选的,当柱面301上设置多个凹槽303时,任意相邻两个凹槽303平行设置。
可选的,当柱面301上设置凹槽303时,凹槽303的长度延伸方向可以与柱面301的长度延伸方向平行,也可以与柱面301的长度延伸方向垂直。还可以与柱面301的长度延伸方向之间存在一定的夹角。
因此,当柱面301上设置多个凹槽303时,凹槽303的延伸方向与柱面301的长度延伸方向之间的夹角可以为任意值。本发明对于凹槽303的延伸方向与柱面301的长度延伸方向之间的夹角大小不作限定。
可选的,凹槽303的形状可以为三角形,也可以为四边形,还可以为曲面形状。且玻璃板302的形状与凹槽303的形状相同,只要玻璃板302能够安装在凹槽303内即可,本发明糴凹槽303的形状以及玻璃板302的形状均不作限定。
当一个柱面301上设置有多个凹槽302时,每个凹槽302的形状可以相同也可以不同,因此,当一个柱面301上设置多个凹槽303时,本发明对于每个凹槽303的形状也不作限定。
在本发明一实施例中,内筒结构100与外筒结构300同轴设置,即内筒结构100的对称轴与外筒结构300的对称轴为同一个轴,即外筒结构300和内筒结构100同心设置。筒结构的外壁与外筒结构300的内壁构成环形空隙200的对称轴也是该同一个轴,当内筒结构100的旋转产生离心力而诱导涡旋结构,使得流体在环形空隙200内均匀的环形运动,以使得靠近内筒结构的外壁的流体周期性的迁移至外筒结构的内壁,然后外筒结构的内壁的流体周期性的迁移到内筒结构的外壁,从而使得流体呈涡旋结构周期性的靠近和远离光源400,进一步从而使得反应器内流体在时间上都能够均匀接受光源400的辐照。
需要说明的是,内筒结构100和外筒结构300的对称轴可以为同一个轴,即外筒结构300和内筒结构100同心设置,也可以为不同的轴,即内筒结构100和外筒结构300可以为偏心结构,本发明对应内筒结构100和外筒结构300是否为同心结构并不作限定。
在本发明一实施例中,如图1所示,涡旋流动光化学反应器,还包括:设置在光源400外侧的光罩500。光罩500内壁可以安装凹形镜面板,使得光源发出的光经过凹形镜面板反射后,形成平行光射向玻璃板302,提高光能利用率。
可选的,光罩500的内壁为经过抛光而形成的镜面,即光罩500的内壁需要经过抛光以产生具有镜面效果的内壁。
在本发明一实施例中,多个光源400沿着外筒结构300的外壁均匀设置,可以进一步使得反应器内流体在时间上都能够均匀接受光源400的辐照。
可选的,如图1所示,当外筒结构300的横截面为多边形时,光源400的数量与外筒结构300包括的柱面的个数相等,即光源400的数量与外筒结构300的横截面包括的边相等。这样可以更好的使得光源400辐射反应器内的流体。
可选的,当光源400的数量与外筒结构300的横截面包括的边相等时,且每个柱面301上设置一个凹槽303、每个凹槽303内设置一个玻璃板302时,每个光源400与每个外筒结构300的柱面上的玻璃板302一一对应,且过光源400的焦点与玻璃板302的中心点的直线与玻璃板302垂直,进一步增加了光源400辐射反应器内的流体。
本发明提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的,并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此,本发明不意图被限制到在此示出的方面,而是按照与在此申请的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已,并不用以限制本发明创造,凡在本发明创造的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换等,均应包含在本发明创造的保护范围之内。