[发明专利]一种纳米流体的高剪切制备方法及装置

权利要求书

1.一种纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于：包括旋转液体分布装置、超声波发生装置、转轴、电机和机壳；所述旋转液体分布装置包括：可独立旋转的上盘和下盘，在上盘和下盘上分别设有若干层半径不同、圆心相同的同心圆筒状液体分布装置，每层同心圆筒状液体分布装置是由若干个均匀分布的液体分布器组成，且液体分布器是通过底部的通孔与上盘或下盘相连通；上盘转轴设在上盘中心并穿过壳体与第一电机相连，上盘进液管嵌套在上盘转轴并与上盘同心圆筒状液体分布装置相通，液体由进液管流经上盘后进入同心圆筒状液体分布装置；下盘结构与上盘结构相似；下盘转轴设在下盘中心并穿过壳体与第二电机相连，下盘进液管嵌套在下盘转轴内并与下盘同心圆筒状液体分布装置相通；

在旋转液体分布装置两侧分别设有一个超声波发生装置，该超声波发生装置位于机壳两侧；机壳下端设有液体出口。

2.根据权利要求1所述的纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于：所述旋转液体分布装置的上盘和下盘同心安装，使得两盘上的同心圆筒状液体分布装置相互交替插入、嵌入形成一体，相邻液体分布装置之间留有间隙；所述上盘和下盘分别与两个不同的转轴相连，能不等速同向旋转或同步旋转，也能相反旋转，转速在0~2200 r/min之间。

3.根据权利要求2所述的纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于：上盘固定若干层直径不等的同心圆筒状液体分布装置，且每层同心圆筒状液体分布装置是由若干个均匀分布的液体分布器组成，同心圆筒状液体分布装置与上盘相通，下盘固定若干层直径不等的同心圆筒状液体分布装置，且每层同心圆筒状液体分布装置是由若干个均匀分布的液体分布器组成，同心圆筒状液体分布装置与下盘相通。

4.根据权利要求3所述的纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于：所述液体分布器的构型是直筒型、锥型或螺旋型；液体分布器上均匀开孔，开孔形状是圆形、矩形、三角形或锯齿形。

5.根据权利要求3所述的纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于：所述圆筒状液体分布装置的层数以及液体分布器的数量或结构方便拆换和搭配组合，构型不同的圆筒状液体分布装置能够影响射流区以及剪切头区域的能量耗散，进而对不同的制备过程起到不同的强化作用。

6.根据权利要求1所述的纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于：所述超声波发生装置内分别设有多个振头，超声波发生装置的频率为20~80 KHz之间，功率为600~1500W之间。

7.根据权利要求1所述的纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于：所述旋转液体分布装置中的上盘和下盘分别与对应的进液管和液体分布器相连，上盘和下盘为中空结构，物料由进液管输入并经上盘和下盘流向液体分布器，后经液体分布器的开孔喷出。

8.一种纳米流体的高剪切制备方法，采用权利要求1~7任一项所述的纳米流体的高剪切制备装置，其特征在于包括以下步骤：将混有纳米粒子的基液分为两股液体经过加压后分别从上盘进液管和下盘进液管进入旋转液体分布装置由喷射孔喷出，高速旋转的上盘和下盘产生巨大的切线速度，在二者间的狭窄间隙中形成极大的速度梯度，以及由于高频机械效应带来的强劲动能，使物料湍动程度增大的同时提高了物料微元的接触面面积和表面更新频率；同时间歇的超声波空化效应进一步协同促进颗粒分散，破碎颗粒团聚体，并起到防止通道和出料口堵塞的作用。

9.根据权利要求8所述的纳米流体的高剪切制备方法，其特征在于：所述纳米流体是由两种或多种纳米颗粒、基液、分散剂均匀分散形成的。

10.根据权利要求8所述的纳米流体的高剪切制备方法，其特征在于：所述纳米流体是纳米乳液，是由水、油、表面活性剂和助表面活性剂均匀分散形成；制备时首先将油相、表面活性剂和助表面活性剂配成混合溶液，然后将混合溶液与水相分别从装置的上盘、下盘进样。