CN204338128U - 微型气液反应器及微型气液反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种微型气液反应器，还提供两种微型气液反应装置，所述微型气液反应器是基于子弹流型的反应器，它包括两端分别用于进液和进气的进料管和与所述进料管中部垂直连接的混合反应管，所述混合反应管为波节管。具有设计科学、实用性强、体积小、气液接触比表面积大的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及气液接触反应设备，具体的说，涉及了一种基于子弹流的微型气液反应器和两种微型气液反应装置。
背景技术
由于微机械设备的广泛应用，目前国内学者对微通道内两相流体流动、传质、传热情况进行了很多研究。微通道由于尺寸较小，达到微米级，故其气液接触比表面积远远大于常规通道，在很大程度上强化了气液传质过程。因此在很多方面有很好的应用前景，如气体的吸收、脱吸、加氢、氟化等。
这些研究集中在子弹流和液环流上，因为这两种流型容易实施和控制，且气相、液相比表面积相对较大。对于子弹流这种流型，微通道内气泡和液柱长度、气液传质速率等受到当量直径、气液表观速度、截面形状等的影响。由于微通道结构尺寸微小，内部空间狭小，所以入口结构对其稳定性影响较大。
对于子弹流，微通道内的气泡和液柱长度用两相雷诺数进行关联得到以下形式的关联式：
气泡长度：
液柱长度：
式中，分别表示气泡长度、液柱长度、微反应管当量直径、气相雷诺数以及液相雷诺数。
以上面两个式子为根据，可以准确掌握气泡以及液柱的长度，从而得到气液两相在微通道内的传质接触面积。
现有的常规尺度的气液传质、传热设备不能满足微电子机械系统高集成度、比表面积大的要求，而微尺度、高集成度的气液反应器又少见报道。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、体积小、气液接触比表面积大的微型气液反应器和两种包括所述微型气液反应器、集成度高的微型气液反应装置。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种微型气液反应器，包括两端分别用于进液和进气的进料管和与所述进料管中部垂直连接的混合反应管，所述混合反应管为波节管。
基于上述，所述波节管由平直管和间隔设置在所述平直管上的多个管体径向凸起部构成。
基于上述，所述管体径向凸起部是绕所述平直管一周径向凸起的凸起部。
基于上述，所述进料管与所述波节管之间设置有连接部，所述连接部的横截面从其与所述进料管的结合端到其与所述波节管的结合端由大变小，所述连接部与所述波节管结合端的横截面等于所述平直管的横截面。
基于上述，所述连接部是喇叭状筒体。
一种微型气液反应装置，它包括M1个进液支管和M1个进气支管，所述进液支管与所述进气支管平行设置并交替排列成一列阵列管；
沿垂直于所述阵列管轴向间隔均匀的设置有至少一列权利要求1-5所述的微型气液反应器，每列包括M1个所述微型气液反应器；
第i个所述阵列管与第i+1个所述阵列管之间设置有至少一个所述微型气液反应器；
所述进料管两端分别与所述阵列管垂直相连以便提供反应所需的液体和气体，所述波节管与所述阵列管垂直设置，所述波节管的末端位于所述进料管的同侧；
M1为正整数，i为小于2M1的正奇数。
基于上述，它还包括一个进液总管和一个进气总管，所述进液总管和所述进气总管分别设置在所述阵列管轴向的两端，所述进液总管与所述进液支管相连，所述进气总管与所述进气支管相连。
一种微型气液反应装置，它包括M2个进液支管和M3个进气支管，所述进液支管与所述进气支管平行设置并交替排列成一列阵列管；
沿垂直于所述阵列管轴向间隔均匀的设置有至少一列权利要求1-5所述微型气液反应器，每列包括M2+M3-1个所述微型气液反应器；
所述进料管两端分别与所述阵列管垂直相连以便提供反应所需的液体和气体，所述波节管与所述阵列管垂直设置，所述波节管的末端位于所述进料管的同侧；
M2和M3为正整数。
基于上述，它还包括一个进液总管和一个进气总管，所述进液总管和所述进气总管分别设置在所述阵列管轴向的两端，所述进液总管与所述进液支管相连，所述进气总管与所述进气支管相连。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，所述混合反应管为波节管，一方面在当量尺寸相同的情况下增大了反应的气液接触比表面积，另一方面增大了气液两相流动中的湍动程度，增加其反应速率；进一步说，所述连接部的设置减少了所述进料管与所述混合反应管的压降，使进料状态稳定，有利于气液两相稳定流型的形成；再一步说，所述微型气液反应装置设置有不同的集成方式，满足微机械领域集成度高的要求，制造方便。其具有设计科学、实用性强、体积小、集成度高、气液接触比表面积大的优点。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是气相进入微型气液反应器内遇到液相形成气泡的示意图。
图3是实施例2的剖面图。
图4是实施例3的剖面图。
图5是图4的A-A处的剖面图。
图6是图4的B-B处的剖面图。
图7的图4的C-C处的剖面图。
图中，1.进料管，2.波节管，3.连接部，4. 管体径向凸起部，5.进气总管，6.进液总管，7.阵列管，8.气泡。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种微型气液反应器，它包括进料管1和与所述进料管1中部垂直连接的混合反应管组成；所述进料管1一端为进液端，另一端为进气端；所述混合反应管为波节管2，这种设置一方面在当量尺寸相同的情况下增大了反应的气液接触比表面积，另一方面增大了气液两相流动中的湍动程度，增加其反应速率。
所述波节管2由平直管和间隔设置在所述平直管上的多个管体径向凸起部4构成。所述管体径向凸起部4是绕所述平直管一周径向凸起的凸起部。在本实施例中所述管体径向凸起部4是绕所述平直管一周，径向凸出的半圆环形凸起。如图2所示，控制一定的气、液相压力，使气液两相流型为子弹流，气泡8与液体在所述管体径向凸起部4的气液接触面积远远大于其在所述波节管2在平直管处的气液接触面积，所述管体径向凸起部4使反应气液接触比表面积增大，增强了气液传质速率。并且，由于增加了所述管体径向凸起部4，流体在所述波节管2流动过程中，湍动程度增强，增加了气液传质速率，加快其反应速率。
为了降低所述进料管1与所述波节管2的压降，使进料状态稳定，有利于气液两相流型的形成，所述进料管1与所述波节管2之间设置有连接部3，所述连接部3的横截面从其与所述进料管1的结合端到其与所述波节管2的结合端由大变小，所述连接部3与所述波节管2结合端的横截面等于所述平直管的横截面。在本实施例中，所述连接部3喇叭状筒体，这样设置实现了所述进料管1到所述波节管2的弧形过渡，降低从所述进料管1到所述波节管2的压降，稳定气液两相交会后的状态，在距离所述波节管2进口较近的位置出现稳定流型。
实施例2
为了满足为微机械系统高集成度的需求，本实施例公开了一种微型气液反应装置，如图3所示，它包括3个进液支管和3个进气支管，所述进液支管与所述进气支管平行设置并交替排列成一列阵列管7；所述阵列管7数量为6个,第1个阵列管与第2个阵列管、第3个阵列管与第4个阵列管、第5个阵列管与第6个阵列管之间均设置有5个所述微型气液反应器，一共包括15个所述微型气液反应器。15个所述微型气液反应器沿垂直于所述阵列管7轴向间隔均匀的设置成5列，每列所述微型气液反应器包括3个。
所述进料管1两端分别与所述阵列管7垂直相连以便提供反应所需的液体和气体，所述波节管2与所述阵列管7垂直设置，所述波节管2的末端位于所述进料管1的同侧。
本实用新型还包括一个进液总管6和一个进气总管5，所述进液总管6和所述进气总管5分别设置在所述阵列管7的两端，所述进液总管6与所述进液支管相连，所述进气总管5与所述进气支管相连。
实施例3
本实施例与实施例2的不同之处在于其集成方式。如图4所示，一种微型气液反应装置，它包括2个进液支管和2个进气支管，所述进液支管与所述进气支管平行设置并交替排列成一列阵列管7，第2个阵列管7、第3个阵列管7均与相邻的两个所述阵列管7之间均设置有5个所述T型微通道反应器，一共包括15个所述微型气液反应器。15个所述微型气液反应器沿垂直于所述阵列管轴向间隔均匀的设置成5列，每列所述微型气液反应器包括3个。
本实用新型的加工时可采用光蚀刻工艺，如图5所示，在平整硅板上下表面将所述进料管1处蚀刻为横截面是半圆形的凹槽，将所述波节管2处蚀刻为凹槽，将所述阵列管7处蚀刻为圆形通孔；将两块蚀刻好的硅板对应粘结在一起，就构成了一层微型气液反应器；再将多层微型气液反应器粘结在一起构成主反应块。如图6所示将一块硅板底面所述进液总管6处蚀刻为横截面是半圆形的凹槽，将所述阵列管7处蚀刻为圆形通孔。如图7所示，将一块硅板顶面所述进液总管6处蚀刻为横截面是半圆形的凹槽，将两块板对应粘结构成本实用新型的顶板或底板。再将顶板、主反应块、底板对应依次粘结在一起，就构成实施例2中公开的实用新型。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种微型气液反应器，包括两端分别用于进液和进气的进料管和与所述进料管中部垂直连接的混合反应管，其特征在于：所述混合反应管为波节管。
2.根据权利要求1 所述的微型气液反应器，其特征在于：所述波节管由平直管和间隔设置在所述平直管上的多个管体径向凸起部构成。
3.根据权利要求2所述的微型气液反应器，其特征在于：所述管体径向凸起部是绕所述平直管一周径向凸起的凸起部。
4.根据权利要求2或3所述的微型气液反应器，其特征在于：所述进料管与所述波节管之间设置有连接部，所述连接部的横截面从其与所述进料管的结合端到其与所述波节管的结合端由大变小，所述连接部与所述波节管结合端的横截面等于所述平直管的横截面。
5.根据权利要求4所述的微型气液反应器，其特征在于：所述连接部是喇叭状筒体。
6.一种微型气液反应装置，其特征在于：它包括M1个进液支管和M1个进气支管，所述进液支管与所述进气支管平行设置并交替排列成一列阵列管；
沿垂直于所述阵列管轴向间隔均匀的设置有至少一列权利要求1-5所述的微型气液反应器，每列包括M1个所述微型气液反应器；
第i个所述阵列管与第i+1个所述阵列管之间设置有至少一个所述微型气液反应器；
所述进料管两端分别与所述阵列管垂直相连以便提供反应所需的液体和气体，所述波节管与所述阵列管垂直设置，所述波节管的末端位于所述进料管的同侧；
M1为正整数，i为小于2M1的正奇数。
7.根据权利要求6所述的微型气液反应装置，其特征在于：它还包括一个进液总管和一个进气总管，所述进液总管和所述进气总管分别设置在所述阵列管轴向的两端，所述进液总管与所述进液支管相连，所述进气总管与所述进气支管相连。
8.一种微型气液反应装置，其特征在于：它包括M2个进液支管和M3个进气支管，所述进液支管与所述进气支管平行设置并交替排列成一列阵列管；
沿垂直于所述阵列管轴向间隔均匀的设置有至少一列权利要求1-5所述微型气液反应器，每列包括M2+M3-1个所述微型气液反应器；
所述进料管两端分别与所述阵列管垂直相连以便提供反应所需的液体和气体，所述波节管与所述阵列管垂直设置，所述波节管的末端位于所述进料管的同侧；
M2和M3为正整数。
9.根据权利要求8所述的微型气液反应装置，其特征在于：它还包括一个进液总管和一个进气总管，所述进液总管和所述进气总管分别设置在所述阵列管轴向的两端，所述进液总管与所述进液支管相连，所述进气总管与所述进气支管相连。
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|---|---|---|---|---|
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