專(zhuān)利名稱(chēng)：流體激波反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用射流產(chǎn)生激波的能量轉(zhuǎn)換器，特別涉及一種對(duì)流體物料進(jìn)行超微細(xì)化處理、或?qū)α黧w物料的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行催化處理的激波反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，針對(duì)流體物質(zhì)進(jìn)行超微細(xì)破碎的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用，例如高壓射流對(duì)撞式破碎機(jī)、高壓靶式撞擊破碎機(jī)、高壓均質(zhì)機(jī)等。目前，這種類(lèi)型技術(shù)的機(jī)械設(shè)備為了達(dá)到對(duì)流體物料的超微細(xì)破碎效果，在運(yùn)行時(shí)所需要的工作壓力已經(jīng)達(dá)到 100-200MPa，甚至更高。這種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備對(duì)超高壓力的依賴(lài)，導(dǎo)致在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)能耗高、對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料及性能的要求苛刻度高、對(duì)流體物料入料粒度要求高、工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中安全性差。以上這些類(lèi)型的裝置的問(wèn)題是其核心結(jié)構(gòu)的不完善造成的，在處理過(guò)程中部分能量被無(wú)效釋放，因而降低了破碎效率，因此在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，如果不采用超高壓動(dòng)力，難以達(dá)到對(duì)流體物料的超微細(xì)破碎效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在借鑒了國(guó)內(nèi)外各種類(lèi)型高壓流體破碎技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)提高能量轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)核心結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研制出的一種節(jié)能高效的能量轉(zhuǎn)換器——流體激波反應(yīng)器。這種流體激波反應(yīng)器是將激光諧振理論引入流體物理學(xué)領(lǐng)域，通過(guò)激波諧振聚能裝置增強(qiáng)了射流對(duì)撞過(guò)程中產(chǎn)生的激波的強(qiáng)度，強(qiáng)化了激波場(chǎng)中的超高壓和空穴作用，增強(qiáng)了對(duì)所處理物料的理化作用。通過(guò)大量試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐證明，與現(xiàn)有的對(duì)超高壓依賴(lài)的各種類(lèi)型的流體破碎裝置相比，這種流體激波反應(yīng)器在較低能耗下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體物料進(jìn)行超微細(xì)化破碎處理。在一定工藝條件下，該流體激波反應(yīng)器還可以有效催化流體物料的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。本發(fā)明在能源、化工、建材、食品、醫(yī)藥等生產(chǎn)制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是流體激波反應(yīng)器包括激波諧振聚能裝置和至少一套射流對(duì)撞裝置。所述的射流對(duì)撞裝置由同軸相對(duì)設(shè)置的兩組噴射口構(gòu)件組成，每組噴射口構(gòu)件各有一個(gè)相同的噴射口。所述的激波諧振聚能裝置是指主要由一個(gè)硬質(zhì)球狀凹面或其他可以使從其匯聚焦點(diǎn)發(fā)出的激波重新匯聚到該點(diǎn)并可形成震蕩波的硬質(zhì)匯聚曲面組合形成的空腔，該空腔上設(shè)置有容納噴射口構(gòu)件的射流口和讓被加工流體流出空腔的泄流口。 連接兩噴射口的連線中點(diǎn)即射流對(duì)撞的發(fā)生點(diǎn)位于球狀凹面的球心處或匯聚曲面組合的匯聚焦點(diǎn)處。泄流口的截面積總和遠(yuǎn)大于所有噴射口的截面積總和，比如泄流口的截面積總和與所有噴射口的截面積總和之比為10 UlOO 1或1000 ;1，以使得高壓流體噴出噴射口時(shí)具有足夠的壓降，從而使射流獲得足夠大的速度，但泄流口的截面積和開(kāi)口位置應(yīng)能夠保持流體激波反應(yīng)器工作時(shí)被加工流體物料始終充滿(mǎn)空腔。所述的會(huì)聚曲面組合包括至少一個(gè)會(huì)聚凹面，還可以包括反射平面或反射凸面。所述的會(huì)聚凹面可以是拋物面，也可以是球狀凹面。所述的“主要由一個(gè)硬質(zhì)球狀凹面或可以使從其匯聚焦點(diǎn)發(fā)出的激波重新匯聚到該點(diǎn)并形成震蕩波的硬質(zhì)匯聚曲面組合形成的空腔”，是指空腔壁的組成中除“一個(gè)硬質(zhì)球狀凹面或可以使從其匯聚焦點(diǎn)發(fā)出的激波重新匯聚到該點(diǎn)并形成震蕩波的硬質(zhì)匯聚曲面組合”以外，可能還包括雖不參與激波的匯聚反射，但作為空腔壁的組成，使其“保持流體激波反應(yīng)器工作時(shí)被加工流體物料始終充滿(mǎn)空腔”的作用的其他次要部分。參見(jiàn)附圖1-2，以球狀凹面作為反射曲面的激波諧振聚能裝置為例，流體激波反應(yīng)器的工作原理是經(jīng)高壓泵施加了高壓的流體以數(shù)百到成千米/秒的射速分別從兩個(gè)噴射口(1)相向噴出并在其連線中點(diǎn)相撞，產(chǎn)生自激振動(dòng)并形成激波，流體改變運(yùn)動(dòng)方向，形成一個(gè)中點(diǎn)位于對(duì)撞點(diǎn)的盤(pán)狀散射流，并最終經(jīng)泄流口流出腔外。產(chǎn)生的激波在充滿(mǎn)空腔的流體介質(zhì)中向外擴(kuò)散，到達(dá)硬質(zhì)球狀凹面(2)形成的腔壁時(shí)發(fā)生反射，然后重新在匯聚焦點(diǎn)處匯聚并加強(qiáng)并與該處產(chǎn)生的原發(fā)激波相疊加，這個(gè)過(guò)程循環(huán)往復(fù)形成震蕩波。在射流壓力相對(duì)穩(wěn)定的情況下，震蕩的激波不斷加強(qiáng)，從而形成非常強(qiáng)烈的諧振激波。強(qiáng)烈的震蕩激波具有交替的瞬間高壓和空穴效應(yīng)，對(duì)處于其中的流體物料具有強(qiáng)烈的理化作用，這就是流體激波反應(yīng)器用于處理流體物料時(shí)其理化作用效果較單純射流對(duì)撞裝置明顯改善的原因。高壓泵對(duì)物料所施加的高壓根據(jù)裝置的不同應(yīng)用實(shí)例，其范圍一般在5-lOOMp，常用范圍在10-30Mp。參見(jiàn)附圖3，當(dāng)流體激波反應(yīng)器設(shè)置多套射流對(duì)撞裝置時(shí)，其噴射口可以在一個(gè)平面內(nèi)分布，也可以在空間分布，但噴口位置應(yīng)避開(kāi)其他對(duì)撞射流產(chǎn)生的盤(pán)狀散射流的位置， 即噴射口軸線互不垂直，否則射流與散射流相互干擾降低反應(yīng)效果。參考激光諧振腔的原理，能夠使從一個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的波重新匯聚到一點(diǎn)的從而形成震蕩波的匯聚凹面或匯聚曲面組合包括球狀凹面，共焦同軸的兩個(gè)相對(duì)的拋物面，和一些至少包括一個(gè)匯聚凹面的有平面和凸面參與其匯聚的曲面組合。對(duì)于球狀反射凹面，從球心發(fā)出的波經(jīng)一次反射重新匯聚到球心。對(duì)于共焦同軸的兩個(gè)相對(duì)的拋物面，從共同焦點(diǎn)發(fā)出的波經(jīng)兩次反射后重新匯聚到共同焦點(diǎn)。有平面和凸面參與的其匯聚曲面組合，由于受流體物質(zhì)流的限制，及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在本發(fā)明中屬于次選或不宜選用的方案，這里不再贅述。由于空腔內(nèi)的流體在流體激波反應(yīng)器工作時(shí)處于流動(dòng)狀態(tài)，波的傳播方向在一定程度上受介質(zhì)流動(dòng)的影響，所以激波反射后的最佳匯聚點(diǎn)可能與匯聚凹面的幾何焦點(diǎn)有一定偏差，因此需要將反應(yīng)器的激波諧振聚能裝置設(shè)置為形狀能夠進(jìn)行一定程度的調(diào)整，其形狀稍偏離標(biāo)準(zhǔn)的球狀凹面或拋物面，但仍稱(chēng)其為球狀凹面或拋物面。上文所述的流體、流體物料或被加工流體可以是連續(xù)相為液體的流體物質(zhì)也可以是連續(xù)相為氣體的流體物質(zhì)，只是由于激波在氣體介質(zhì)中的能量傳遞效率和理化作用與其在液體介質(zhì)中相比要有所不同，因此，在下文中如不特別說(shuō)明，流體、流體物料或被加工流體均指以液體為連續(xù)相的流體物質(zhì)。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1.流體激波反應(yīng)器工作原理示意圖，圖中實(shí)心箭頭表示流體流動(dòng)路徑，空心箭頭表示激波傳播途徑。
圖2.由一套射流對(duì)撞裝置和一個(gè)球狀硬質(zhì)匯聚曲面組合成的流體激波反應(yīng)器的主要結(jié)構(gòu)示立體意圖。圖3.由三套射流對(duì)撞裝置和兩個(gè)球狀硬質(zhì)匯聚曲面組合成的流體激波反應(yīng)器的主要結(jié)構(gòu)立體示意圖。圖4.單組撞擊流激波反應(yīng)器立體示意圖，外觀。圖5.單組撞擊流激波反應(yīng)器立體示意圖，移去上蓋。圖6.單組撞擊流激波反應(yīng)器立體示意圖，剖開(kāi)外殼并移去上面部分。圖7.單組撞擊流激波反應(yīng)器立體示意圖，剖開(kāi)外殼、噴嘴及噴嘴蓋，移去上面部分；箭頭示物料流動(dòng)路徑。圖8.單組撞擊流激波反應(yīng)器示意圖，上蓋及固定螺栓。圖9.多組撞擊流激波反應(yīng)器立體示意圖，外觀。圖10.多組撞擊流激波反應(yīng)器立體裝配示意圖，剖開(kāi)并移去部分結(jié)構(gòu)，箭頭示物料流動(dòng)路徑。圖11多組撞擊流激波反應(yīng)器諧振聚能裝置及噴射口組件立體示意圖，剖開(kāi)并移去部分結(jié)構(gòu)。圖12.多組撞擊流激波反應(yīng)器立體裝配示意圖，沿正中垂直對(duì)稱(chēng)平面剖開(kāi)并移去前部結(jié)構(gòu)。圖13.多組撞擊流激波反應(yīng)器立體裝配示意圖，沿通過(guò)共焦偶合式諧振腔中心的水平平面剖開(kāi)并移去上部結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施實(shí)施例1，單組撞擊流激波反應(yīng)器如圖4-8所示，主要由一套射流對(duì)撞裝置和一個(gè)球狀諧振腔組成的流體激波反應(yīng)器。包括1.進(jìn)料通道(11)；2.球狀諧振腔(12)，是由一個(gè)硬質(zhì)球狀凹面形成的空腔，本實(shí)施例的球狀諧振腔由分成上下兩半的中空球體反射聚能罩(121)圍成，根據(jù)需要球狀諧振腔也可以制成一體結(jié)構(gòu)；3.泄流口(13)，反射聚能罩兩側(cè)開(kāi)口為射流口和泄流口，射流口和泄流口位于同一位置，這里稱(chēng)其為泄流口 ；4.噴嘴(14)，兩噴嘴分別與分成兩路的進(jìn)料通道連通，位于兩泄流口的中間，同軸相對(duì)設(shè)置，其噴射口(141)的連線中點(diǎn)與球狀諧振腔的球心重合，兩泄流口分別與兩側(cè)出料通道(15)連通，并匯聚成一路，前文所述的噴射口構(gòu)件在本實(shí)施例中為噴嘴(14)；5.出料通道(15)；6.外殼(16)，以上結(jié)構(gòu)均位于一個(gè)可抗高壓的外殼內(nèi)，進(jìn)料通道和出料通道的管壁與外殼制成一體，外殼分為殼體(161)和上蓋(16)兩者之間以數(shù)個(gè)螺栓密閉連接，打開(kāi)上蓋可以裝配或更換反射聚能罩。7.嘴裝配孔(17)，在殼體兩側(cè)設(shè)置噴嘴裝配孔(17)，噴嘴14以羅紋連接置于噴嘴裝配孔內(nèi)，噴嘴裝配孔外設(shè)置噴嘴蓋(171)，以羅紋與噴嘴裝配孔密閉連接。通過(guò)更換不同孔徑的噴嘴可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體激波反應(yīng)器針對(duì)不同具體應(yīng)用所需的不同工作壓力和不同的工作流量等工藝條件的轉(zhuǎn)換。其中的外殼以金屬材料或高強(qiáng)度高分子合成材料制成，噴嘴和反射聚能罩由高硬度金屬材料、高強(qiáng)度陶瓷材料或金屬-陶瓷復(fù)合材料制成。該裝置的工作原理，由流體動(dòng)力設(shè)備提供的具有一定壓力的流體物料通過(guò)進(jìn)料通道分別從兩個(gè)噴射口相向噴出并在其連線中點(diǎn)相撞，產(chǎn)生激波并改變方向，形成一個(gè)中點(diǎn)位于噴射口連線中點(diǎn)的盤(pán)狀散射流，撞擊反射聚能罩后沿其內(nèi)面流向泄流口，最終經(jīng)泄流口流出，通過(guò)出料通道匯成一路排出該裝置，完成處理過(guò)程。本實(shí)施例的特點(diǎn)和有益效果該實(shí)施例是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的流體激波反應(yīng)器，制造成本低，易于裝配，用于對(duì)流體內(nèi)顆粒進(jìn)行破碎或其他理化處理，在單位時(shí)間工作流量要求不大時(shí)特別適用。實(shí)施例2,多組撞擊流激波反應(yīng)器如圖9-13所示。包括1.進(jìn)料通道及外殼01)，參見(jiàn)附圖9，由殼體011)、入料管件012)、法蘭盤(pán) (213)和固定支架(214)組成，進(jìn)料通道沿切線方向與渦流式勻化送料腔連通，其截面積遠(yuǎn)大于噴射口截面積總和；2.渦流式勻化送料腔(22)，參見(jiàn)附圖10、12、13，位于殼體內(nèi)側(cè)，呈環(huán)狀；3.狹縫式自伺服導(dǎo)流腔(23)，參見(jiàn)附圖10、12、13，位于渦流式勻化送料腔Q2) 的內(nèi)側(cè)，其腔體內(nèi)壁由對(duì)稱(chēng)的曲線回轉(zhuǎn)形成，狹縫間距尺寸小于加速(M2)通道及噴射口 (243)的最小直徑尺寸；4.高壓密封噴射口組件04)，參見(jiàn)附圖10、11、12、13，包括封噴射口組件主體 041)、加速通道(M2)和噴射口 043)，位于激波反應(yīng)器中心、狹縫式自伺服導(dǎo)流腔03)的內(nèi)側(cè)；本實(shí)施例的設(shè)置為均勻排列在同一平面的三對(duì)噴口，即每對(duì)噴口之間的夾角為60° 角，前文所述的噴射口構(gòu)件在本實(shí)施例中為加速通道( 和噴射口(M3)；5.對(duì)稱(chēng)共焦偶合式諧振腔(25)，參見(jiàn)附圖10、11、12、13，位于高壓密封噴射口組件04)的內(nèi)側(cè)，兩曲面反射腔061)之間；所述的對(duì)稱(chēng)共焦偶合式諧振腔，是指主要由以焦點(diǎn)重合、同軸相對(duì)的兩個(gè)相互對(duì)稱(chēng)的拋物面作為反射面的諧振腔；在這里高壓密封噴射口組件也構(gòu)成諧振腔壁的一部分；6.對(duì)稱(chēng)變矩頻率調(diào)諧組件( )，參見(jiàn)附圖10、11、13，包括曲面反射腔Q61)調(diào)節(jié)螺桿062)、調(diào)節(jié)桿固定螺母063)，曲面反射腔垂直于反應(yīng)器軸心相向設(shè)置，調(diào)節(jié)螺桿設(shè)置于密封端蓋08)的中心位置，(觀1)為密封圈，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺桿可以使反射腔內(nèi)做外運(yùn)動(dòng)， 用與調(diào)節(jié)諧振腔使其具有最佳的諧振效果，調(diào)節(jié)桿固定螺母用于緊固調(diào)節(jié)螺桿和壓緊密封圈，曲面反射腔的曲面為拋物面；7.對(duì)稱(chēng)偶合減速通道(27)，參見(jiàn)附圖10、13，由導(dǎo)流槽Q71)和泄壓腔(272)組成，對(duì)稱(chēng)位于共焦偶合式諧振腔05)的外兩側(cè)，分別與共焦偶合式諧振腔和位于密封端蓋 (28)兩側(cè)的出料導(dǎo)流口 (282)相通；8.密封端蓋( )，參見(jiàn)附圖10、13，對(duì)稱(chēng)位于泄壓腔(272)外側(cè)，由螺栓固定于固定支架外殼殼體的密封平臺(tái)上，中央與曲面反射腔調(diào)節(jié)螺桿062)羅紋連接，并設(shè)置密封圈081)，外周設(shè)置出料導(dǎo)流口(W2)；9.出料通道09)，參見(jiàn)附圖10、13，分兩路在密封端蓋Q8)兩側(cè)與密封端蓋的出料導(dǎo)流口(觀2)相連通，出料通道內(nèi)徑尺寸不小于進(jìn)料口內(nèi)徑尺寸。外殼是可以承受30MI^及以上內(nèi)壓的、外觀為圓形或方形或多邊型金屬容器，進(jìn)料通道和出料通道處可以設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊。所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括樣本采集通道、壓力傳感器、粒度測(cè)試儀、流量記錄儀等裝置。所述的對(duì)稱(chēng)共焦偶合式諧振腔也可以采用球狀凹面的諧振腔。流體激波反應(yīng)器裝置的外殼通常為金屬材料制成，也可以由高強(qiáng)度大分子合成材料制成，其內(nèi)部的各部件可以由金屬、陶瓷、大分子合成材料制成，也可以是金屬、陶瓷、大分子合成材料組合制成。高壓密封噴射口組件和曲面反射腔優(yōu)選以高強(qiáng)度耐磨陶瓷制成。多組撞擊流激波反應(yīng)器的工作原理由流體動(dòng)力設(shè)備提供的具有一定壓力的流體物料，通過(guò)進(jìn)料管進(jìn)入渦流式勻化給料腔，通過(guò)渦流式勻化給料腔進(jìn)入狹縫式自伺服導(dǎo)流腔，連續(xù)均勻分送給加速通道，由噴射口形成高速束射流，射入流體激波反應(yīng)器內(nèi)腔；多股高速束射流在反應(yīng)器內(nèi)對(duì)撞形成劇烈湍流，造成劇烈自激振動(dòng)并產(chǎn)生激波；諧振腔反射壁的幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)致能量聚焦，并與腔體結(jié)構(gòu)組成諧振振動(dòng)體系；其間，流體既是產(chǎn)生振動(dòng)的振動(dòng)體、又是傳動(dòng)振動(dòng)波的載體，流體介質(zhì)在此過(guò)程中受激發(fā)生成激波。當(dāng)束射流的相對(duì)速度、流體激波反應(yīng)器諧振腔反射壁的曲率半徑和諧振腔長(zhǎng)度與激波的頻率相協(xié)調(diào)時(shí)，激波會(huì)在諧振腔曲面反射壁間反復(fù)的震蕩， 此時(shí)激波的振幅不斷增大。當(dāng)此激波達(dá)到一定能量強(qiáng)度、且頻率接近反應(yīng)器內(nèi)的流體物質(zhì)的諧振頻率時(shí)，流體物質(zhì)發(fā)生諧振。其結(jié)果是進(jìn)入流體激波反應(yīng)器的流體物質(zhì)中固態(tài)顆粒除受到撞擊剪切能量的破碎作用之外，其晶核結(jié)構(gòu)被激波能震斷。激波能甚至可以裂化流體物質(zhì)分子團(tuán)分子間的鏈接。這種多重能量聚集放大過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體物質(zhì)的超微細(xì)破碎。 在這個(gè)過(guò)程中伴隨著迅速升溫、高頻諧振、高速撞擊和剪切等催化條件產(chǎn)生，在一定工藝條件下可以使流體物料的物理、化學(xué)變化在同一過(guò)程瞬間完成。多組撞擊流激波反應(yīng)器的特點(diǎn)和產(chǎn)生的有意效果是1.采用對(duì)稱(chēng)共焦偶合式流體諧振腔，利用對(duì)稱(chēng)變矩頻率調(diào)諧器組件進(jìn)行調(diào)諧和形成所要求的激波輻射場(chǎng)。2.因?yàn)樯淞鲗?duì)撞在相同的流體壓力下要獲得更高的流體對(duì)撞速度，需要噴口距離和噴口孔徑保持一定距離。對(duì)于單組對(duì)撞流流激波反應(yīng)器，為了改善工作效率，增加工作流量，需要增大噴口的孔徑，因而需要增加噴口之間的距離。諧振腔空間容積與噴口距離的三次方成正比。噴口之間的距離的增加必然導(dǎo)致諧振腔的大幅度擴(kuò)大，使得激波的作用空間大幅增大，能量嚴(yán)重分散，從而導(dǎo)致作用降低。設(shè)置為多組對(duì)撞射流可以減小每對(duì)射流噴口的孔徑尺寸，從而在有限的空間內(nèi)增加了裝置的工作流量，提高了單機(jī)的工作效率。3.針對(duì)不同的加工物料，不同的加工工藝，不同的工作流量，可以采用不同噴射口數(shù)量、噴射口孔徑的高壓密封噴射口組件，和不同焦距的曲面反射腔。4.本實(shí)施例采用渦流式勻化給料腔，對(duì)流體入料沿反應(yīng)器殼體內(nèi)壁周向?qū)嵤?dǎo)流，克服流體物料在給料腔內(nèi)的無(wú)序紊流，解決了流體物料因流速慢而形成的在管線中和通道內(nèi)堆積產(chǎn)生入料不勻或堵塞的問(wèn)題。5.本實(shí)施例采用狹縫式自伺服導(dǎo)流腔，限制流體物料中粒徑大于給定噴射口通道孔徑的顆粒進(jìn)入導(dǎo)流腔內(nèi)，克服流體通道的阻塞問(wèn)題，其對(duì)稱(chēng)曲線型表面的穩(wěn)流腔體內(nèi)壁， 可以勻化疏導(dǎo)流體物料，使之均勻有序地進(jìn)入加速通道。
6.本實(shí)施例采用對(duì)稱(chēng)偶合減速通道，引導(dǎo)已經(jīng)通過(guò)反應(yīng)器諧振腔激波破碎的流體物料，受連續(xù)不斷進(jìn)入諧振腔的物料振動(dòng)推進(jìn)，按照對(duì)稱(chēng)耦合減速導(dǎo)流通道結(jié)構(gòu)有序進(jìn)入泄壓腔泄壓，有效降低這部分流體物料對(duì)諧振腔內(nèi)入射束流和反射腔反射流的擾動(dòng)影響， 保證反應(yīng)器內(nèi)激波諧振腔穩(wěn)定的工作狀態(tài)。流體激波反應(yīng)器的有益效果本發(fā)明流體激波反應(yīng)器，針對(duì)流體的流動(dòng)特性，參照光學(xué)諧振腔原理設(shè)計(jì)了流體激波諧振腔聚能結(jié)構(gòu)。這種諧振腔聚能結(jié)構(gòu)將射流束相向撞擊形成的劇烈湍流所產(chǎn)生的激波能量，通過(guò)不同曲率半徑和間距的共焦反射腔或同心球狀凹面反射腔的反射、聚集，在湍流區(qū)周?chē)闹C振腔結(jié)構(gòu)迫使激波輻射場(chǎng)內(nèi)的能量密度大幅度提高，被處理物料在通過(guò)諧振腔的過(guò)程中產(chǎn)生受激諧振而實(shí)現(xiàn)超微細(xì)化破碎。在輸入相同功率情況下，與普通射流對(duì)撞裝置想比，這種諧振腔聚能結(jié)構(gòu)可以有效提高換能效率，明顯改善處理效果。這種流體激波反應(yīng)器在對(duì)流體物料進(jìn)行超微細(xì)破碎的同時(shí)還可以對(duì)流體物料的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程起到催化作用。流體激波反應(yīng)器的應(yīng)用實(shí)例1.提高尼莫迪平的酒精溶解度試驗(yàn)采用功率為15Kw/h、流量為2.5m3/h的醫(yī)用流體激波反應(yīng)器設(shè)備，在壓力為 20MI^工況下，對(duì)尼莫迪平酒精混合液進(jìn)行處理，結(jié)果與對(duì)比樣相比，使尼莫迪平的在酒精內(nèi)的溶解度提高了 195倍以上。溶解相同藥量的酒精用量極大減少，可以有效改變此類(lèi)降壓藥物使用時(shí)對(duì)人體的生理刺激作用。2. 二氧化鋯漿料超微細(xì)處理試驗(yàn)采用功率為22Kw/h、流量為2. 5m/h的專(zhuān)用流體激波反應(yīng)器設(shè)備，在壓力為20MPa 工況下，將粒度為-5 μ m的二氧化鋯槳料處理為粒度-SOOnm的超微細(xì)二氧化鋯漿料。3.新型水煤漿超微細(xì)處理試驗(yàn)采用設(shè)備功率為llOKw/h、流量為10m3/h的水煤漿專(zhuān)用流體激波反應(yīng)器設(shè)備， 在壓力為18-20MI^工況下，對(duì)水煤漿進(jìn)行三級(jí)超微細(xì)化處理，使入料水煤漿中煤顆粒由-700 μ m，平均粒度64 μ m，處理為-25 μ m，平均粒度3. 8 μ m的超微細(xì)水煤漿；該設(shè)備對(duì)水煤漿進(jìn)行一級(jí)超微細(xì)處理，使水煤漿中煤顆粒由-700 μ m,平均粒度64 μ m,處理為-200 μ m，平均粒度^ym的精細(xì)水煤漿。與常規(guī)水煤漿生產(chǎn)技術(shù)相比，采用水煤漿專(zhuān)用流體激波反應(yīng)器，在比較低能耗下可以生產(chǎn)超微細(xì)化水煤漿，如果生產(chǎn)普通水煤漿可以節(jié)約能耗30%以上，水煤漿的流變特性和穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)明顯提高。4.促進(jìn)白酒類(lèi)產(chǎn)品醇化工藝過(guò)程試驗(yàn)采用功率為15Kw/h、流量為2.5m3/h的醫(yī)用流體激波反應(yīng)器設(shè)備，在壓力為 20MI^工況下，對(duì)普通白酒進(jìn)行處理，結(jié)果與對(duì)比樣相比，采用流體激波反應(yīng)器裝置處理過(guò)的白酒其分子團(tuán)變小(核磁共振氧17檢測(cè)指標(biāo)原樣90Hz，處理后為59Hz)，可以有效改善白酒的水分子和乙醇分子的活性、有效提高水分子與乙醇分子的締和度。處理過(guò)程中的催化條件，具有促進(jìn)酒中的丙烯醛、硫化氫等物質(zhì)的揮發(fā)作用，白酒自然老熟工藝中需要幾個(gè)月甚至幾年時(shí)間才能完成的微觀化學(xué)反應(yīng)，在這個(gè)處理過(guò)程中瞬間完成。處理過(guò)的白酒酒精度不變、酒色晶瑩剔透、酒香純正濃郁、口味綿軟圓潤(rùn)。5. 二硫化鉬超微細(xì)處理實(shí)驗(yàn)
采用功率為15Kw/h、流量為2. 5m3/h的化工級(jí)流體激波反應(yīng)器設(shè)備，在壓力為 20MPa工況下，對(duì)二硫化鉬料漿進(jìn)行超微細(xì)處理實(shí)驗(yàn)，將粒度為-3 μ m的二硫化鉬槳料處理為粒度-600nm的超微細(xì)二硫化鉬漿料。
權(quán)利要求
1.一種流體激波反應(yīng)器，其特征是包括激波諧振聚能裝置和至少一套射流對(duì)撞裝置， 所述的射流對(duì)撞裝置由同軸線相對(duì)設(shè)置的兩組噴射口構(gòu)件組成，每組噴射口構(gòu)件各有一個(gè)相同的噴射口，所述的激波諧振聚能裝置是指主要由硬質(zhì)球狀凹面或其他能夠使從匯聚焦點(diǎn)發(fā)出的激波重新匯聚到該點(diǎn)并產(chǎn)生震蕩波的硬質(zhì)匯聚曲面組合形成的空腔，該空腔上設(shè)置有容納噴射口構(gòu)件的射流口和讓被加工流體流出空腔的泄流口，連接兩噴射口的連線中點(diǎn)即射流對(duì)撞的發(fā)生點(diǎn)位于球狀凹面的球心處或會(huì)聚曲面組合的匯聚焦點(diǎn)處，泄流口的截面積總和遠(yuǎn)大于所有噴射口的截面積總和，泄流口的截面積和開(kāi)口位置能夠保持該裝置工作時(shí)被加工流體物料始終充滿(mǎn)空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是所述的被加工流體為以液體為連續(xù)相的流體物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是包括多對(duì)射流對(duì)撞裝置，其噴射口軸線互不垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是所述的激波諧振聚能裝置為對(duì)稱(chēng)共焦偶合式諧振腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是包括3對(duì)射流對(duì)撞裝置，其噴射口軸線均勻分布在同一個(gè)平面內(nèi)，軸線之間的夾角為60°角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是還包括對(duì)稱(chēng)變矩頻率調(diào)諧ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是還包括渦流式勻化給料腔、 狹縫式自伺服導(dǎo)流腔和對(duì)稱(chēng)偶合減速通道等裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是噴射口組件高壓密封噴射口組件和曲面反射腔由高強(qiáng)度耐磨陶瓷制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是在進(jìn)料通道和出料通道處設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的流體激波反應(yīng)器裝置，其特征是所述的激波諧振聚能裝置為球狀諧振腔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激波反應(yīng)器。這種流體激波反應(yīng)器是將激光諧振理論引入流體物理學(xué)領(lǐng)域，其具體技術(shù)方案包括激波諧振聚能裝置和至少一套射流對(duì)撞裝置，通過(guò)激波諧振聚能裝置增強(qiáng)了射流對(duì)撞過(guò)程中產(chǎn)生的激波的強(qiáng)度，強(qiáng)化了激波場(chǎng)中的超高壓和空穴作用，增強(qiáng)了對(duì)所處理物料的理化作用。這種流體激波反應(yīng)器在較低能耗下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體物料進(jìn)行超微細(xì)化破碎處理。在一定工藝條件下，該流體激波反應(yīng)器還可以有效催化流體物料的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
文檔編號(hào)B01J19/26GK102430380SQ20101029888
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者張傳忠, 張小丁 申請(qǐng)人:張小丁, 欽州鑫能源科技有限公司