[发明专利]一种形成稳定环状流的微通道装置

说明书

本发明所述形成稳定环状流的微通道装置，包括底座、第一分流引导夹具、第二分流引导夹具、第一内管、第二内管、外管、线状中心插件、第一支架、导轨和第二支架，当线状中心插件用亲油材料制作时，外管用亲水材料制作，当线状中心插件用亲水材料制作时，外管用亲油材料制作。实验表明，使用本发明所述微通道装置，液液两相流体在较宽的流量及流量比范围内形成稳定的环状流，在流出微通道时可即时分相，若选择外形轮廓规则变化的线状中心插件，可形成规律变形的稳定环状流，在流体内部产生二次循环流，有效强化传质过程。

技术领域

本发明属于微化工设备领域，特别涉及一种能形成稳定环状流的微通道装置。

背景技术

微通道装置在液液萃取上应用广泛，关于微通道内液液两相流型的研究备受关注，因为流型会显著影响传质速率和出口流体的分相。微通道内两相流体的研究表明，在微通道内液液两相流体可形成弹状流、滴状流、并行流和环状流等一系列流型。环状流与其它流型相比，其形成时两相流体的流量比范围更大，因而适用范围更广，但现有微通道装置形成的环状流两相界面并不稳定，存在随机波动现象，且波动幅度随着流体流速的增加而增大，导致两相流体流出微通道时不能即时分相；在两相流量比超过一定值时，内环相会被剪切成分散液滴，两相流体不再呈双连续相流动，影响两相分离。

此外，常见的微通道装置往往不能承受较高压力，处理的物料流量较小，而且容易受腐蚀而损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种形成稳定环状流的微通道装置，以使液液两相流体能以稳定环状流的流型在微通道内流动，在流出微通道时能即时分相以及拓宽形成环状流的两相流量和流量比范围，并提高装置的耐压、耐腐蚀性。

本发明所述形成稳定环状流的微通道装置，包括底座、第一分流引导夹具、第二分流引导夹具、第一内管、第二内管、外管、线状中心插件、第一支架、导轨和第二支架，当线状中心插件用亲油材料制作时，外管用亲水材料制作，当线状中心插件用亲水材料制作时，外管用亲油材料制作；所述第一分流引导夹具主要由第一外壳、第一前端盖、第一后端盖、第一限位片、第一分流固位块和第一橡胶密封塞组合而成；第一外壳侧面设置有第一进液口和第二进液口，两进液口之间相隔一间距，第一外壳两环状端面上设置有螺孔；第一分流固位块用耐腐蚀的弹性高分子材料制作，外部形状和尺寸与第一外壳内孔的形状和尺寸相匹配，第一分流固位块的中心部位依次设置有线状中心插件第一过孔、第一内环流体储槽、内管第一固位孔、第一外环流体储槽、外管第一固位孔，所述线状中心插件第一过孔、第一内环流体储槽、内管第一固位孔、第一外环流体储槽和外管第一固位孔的中心线均与第一分流固位块的中心线重合，所述第一内环流体储槽与所述第二进液口相对应，且第一内环流体储槽与第一分流固位块侧面之间设置有用于连通第二进液口与第一内环流体储槽的第二进液孔，所述第一外环流体储槽与第一进液口相对应，且第一外环流体储槽与第一分流固位块侧面之间设置有用于连通第一进液口与第一外环流体储槽的第一进液孔；第一前端盖中心部位设置有线状中心插件过孔、周边设置有螺钉过孔，第一后端盖中心部位设置有外管过孔、周边设置有螺钉过孔，第一限位片中心部位设置有与第一橡胶密封塞组合的中心孔；第一分流固位块安装在第一外壳的内孔中，安装时应使所述第二进液孔与第一外壳侧面的第二进液口衔接，所述第一进液孔与第一外壳侧面的第一进液口衔接；第一限位片安装在第一外壳的内孔中且与第一分流固位块设置线状中心插件第一过孔端的端面相贴，第一橡胶密封塞安装在第一限位片的中心孔内，第一前端盖与第一外壳内孔装有第一限位片的一端通过螺钉固连，第一后端盖与第一外壳的另一端通过螺钉固连；所述第二分流引导夹具主要由第二外壳、第二前端盖、第二后端盖、第二限位片、第二分流固位块和第二橡胶密封塞组合而成；第二外壳侧面设置有第一出液口和第二出液口，两出液口之间相隔一间距，第二外壳两环状端面上设置有螺孔；第二分流固位块用耐腐蚀的弹性高分子材料制作，外部形状和尺寸与第二外壳内孔的形状和尺寸相匹配，第二分流固位块的中心部位依次设置有线状中心插件第二过孔、第二内环流体储槽、内管第二固位孔、第二外环流体储槽、外管第二固位孔，所述线状中心插件第二过孔、第二内环流体储槽、内管第二固位孔、第二外环流体储槽和外管第二固位孔的中心线均与第二分流固位块的中心线重合，所述第二内环流体储槽与所述第二出液口相对应，且第二内环流体储槽与第二分流固位块侧面之间设置有用于连通第二出液口与第二内环流体储槽的第二出液孔，所述第二外环流体储槽与第一出液口相对应，且第二外环流体储槽与第二分流固位块侧面之间设置有用于连通第一出液口与第二外环流体储槽的第一出液孔；第二前端盖中心部位设置有线状中心插件过孔、周边设置有螺钉过孔，第二后端盖中心部位设置有外管过孔、周边设置有螺钉过孔，第二限位片中心部位设置有与第二橡胶密封塞组合的中心孔；第二分流固位块安装在第二外壳的内孔中，安装时应使所述第二出液孔与第二外壳侧面的第二出液口衔接，所述第一出液孔与第二外壳侧面的第一出液口衔接；第二限位片安装在第二外壳的内孔中且与第二分流固位块设置线状中心插件第二过孔端的端面相贴，第二橡胶密封塞安装在第二限位片的中心孔内，第二前端盖与第二外壳内孔装有第二限位片的一端通过螺钉固连，第二后端盖与第二外壳的另一端通过螺钉固连；上述构件或部件的组合方式：所述第二支架为两件，分别安装在底座上并位于底座的两端，所述导轨为两根，相隔一间距相互平行地安装在第二支架上，所述第一支架为两件，分别安装在底座的两端并位于第二支架的外侧；所述第一分流引导夹具、第二分流引导夹具放置在导轨上，放置时应使第一分流引导夹具的第一前端盖、第二分流引导夹具的第二前端盖分别朝向底座的两端，且第一分流引导夹具的中心线与第二分流引导夹具的中心线重合；第一内管的一端插入第一分流引导夹具中的第一分流固位块设置的内管第一固位孔，通过该孔固定并与所述第一内环流体储槽衔接，其另一端伸出第一分流引导夹具，第二内管的一端插入第二分流引导夹具中的第二分流固位块设置的内管第二固位孔，通过该孔固定并与所述第二内环流体储槽衔接，其另一端伸出第二分流引导夹具；外管的一端与第一内管套装并插入第一分流引导夹具中的第一分流固位块设置的外管第一固位孔，通过该孔固定且与所述第一外环流体储槽衔接，外管的另一端与第二内管套装并插入第二分流引导夹具中的第二分流固位块设置的外管第二固位孔，通过该孔固定且与所述第二外环流体储槽衔接；线状中心插件插装在所述第一内管、第二内管和外管中，其两端分别伸出第一分流引导夹具的第一前端盖、第二分流引导夹具的第二前端盖并分别固定在底座两端的第一支架上，固定时应使线状中心插件处于拉紧状态；线状中心插件及第一内管、第二内管和外管安装到位后，将第一分流引导夹具、第二分流引导夹具与底座可拆卸式固连。