[发明专利]一种超声波管式反应器

说明书

本发明的实施例提供的超声波管式反应器，超声波管式反应器包括超声换能器和流体管道，所述超声换能器包括前盖板，所述前盖板上具有前辐射面，所述流体管道设置在所述前辐射面上。本实施例提供的超声波管式反应器，将所述流体管道直接设置在超声换能器的前辐射面上，超声波能够直接进入到所述流体管道内，由于超声换能器的前辐射面的面积比较大，中间没有传递介质，因此超声能量在传递进入所述流体管道的过程中衰减小，使得超声能量传递进入所述流体管道内的效率高，而且所述超声波管式反应器，结构简单，流体管道的加工成本低，流体管道可随时更换，根据实际需要便于调节流体管道长度和布局。

技术领域

本发明涉及超声装置的技术领域，特别是涉及一种超声波管式反应器。

背景技术

基于微小管道的连续式反应器由于具有过程可控、操作简单、安全性高等优点在精细化学品和医药材料合成领域得到了广泛应用。然而，单纯的空管道的混合是比较弱的，特别是在流速比较低、流动状态未达到湍流时。为了增强管道内流体的混合，常见的做法是在管道内设置一些混合结构，如管道弯折、变形，或内置静态混合构件、挡板等。这些混合结构在流体经过时能切割流体或产生局部涡流，达到增强流体混合的效果。这种混合方法通常称作被动式混合。

该方法有两个缺点。首先，微小管道本身就很容易被固体颗粒物堵塞，设置这些混合结构会进一步增加管道堵塞的风险。其次，这种混合方法极度依赖流体的流速，只有在流速较大时才有较好的混合效果，导致其操作弹性差、操作窗口窄，不利于停留时间较长的过程。主动式增强混合的方法能很好的解决问题。主动式混合器通过外场来强化管道内的流体混合。该方法的混合效果主要由外场强度决定，不依赖于流体流速；因此混合效果和停留时间可以分开调节，操作区间大、弹性好，同时适合低流速或高流速操作。在多种主动式混合器中，基于超声的管式混合器最有前景。因为超声是一种机械波，安全可靠；同时超声清洗机等设备已经在工业界大规模实用，产生超声的设备技术成熟、成本低。

现有技术中存在超声波在高压水中有能量损耗，同时超声波在水和管道壁面有反射，大大降低了能量传播进入管道内的效率，导致超声能量效率低的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种超声波管式反应器，用于解决现有技术中存在的超声波在高压水中有能量损耗，同时超声波在水和管道壁面有反射，大大降低了能量传播进入管道内的效率，导致超声能量效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用了如下技术方案：

本发明的实施例提供了一种超声波管式反应器，超声波管式反应器包括超声换能器和流体管道，所述超声换能器包括前盖板，所述前盖板上具有前辐射面，所述流体管道设置在所述前辐射面上。

进一步地，所述流体管道盘旋布置在所述前辐射面上。

进一步地，所述流体管道包括若干条第一流道管，所有所述第一流道管排布设置在所述前辐射面上，所有所述第一流道管通过折弯管依次连通。

进一步地，所有所述第一流道管平行等间隙均布在所述前辐射面上。

进一步地，所述折弯管为塑料管或硅胶管，所述第一流道管为玻璃管或金属管。

进一步地，所述第一流道的管端部到前辐射面边缘的最短距离等于超声波在所述第一流道管内或所述流体管道内流体的波长一半的整数倍。

进一步地，流体管道的横截面的内轮廓的水力直径在0.1-100mm的范围内。

进一步地，所述超声换能器为夹心式超声换能器，其超声频率在18-1000kHz范围内。

进一步地，所述超声换能器还包括压电陶瓷堆和后盖板，所述后盖板、所述压电陶瓷堆和所述前盖板依次连接。