纳米气泡

纳米气泡是指直径小于1000纳米的气泡,尤其是直径小于200纳米的纳米气泡,展现出低浮力、高传质效率、高反应性和优异的稳定性。这些特性使得纳米气泡在水处理、工业生产和农业等领域具有重要的应用潜力。

 

纳米气泡动力学行为特征十分复杂,在微米和微秒的极小空间和极短时间范围内,气液相受到流场空化、湍变剪切作用的影响,发生气液两相间传热传质和化学反应过程,实现相界面动能和势能相互转换。高压多相流技术提供了制备纳米气泡的多相混合、粉碎、分散和界面重整的整体解决方案,满足了能量限域阶段介入的动力学要求,得以实现纳米气泡低成本、高通量的制备。

纳米气泡特性

由于纳米气泡的大小,它可以悬浮在液体(通常是水)中数周,而不会上升到表面并释放气体,尽管它们是气泡,但表现得像带电粒子一样。这些气体纳米颗粒的一些关键特性包括:

  1. 疏水性:指的是物质表面不易被水润湿的性质,纳米气泡的疏水性使得它们在水中能保持稳定,不易破裂。
  2. 排斥水:与疏水性含义相近,强调纳米气泡与水分子之间的排斥力。
  3. 带电表面:纳米气泡的表面通常带有电荷,这与其在水中所处的环境有关。带电荷的存在会影响纳米气泡的稳定性、运动行为以及与其他物质的相互作用。
  4. 高内部压力: 由于纳米气泡的体积非常小,内部气体分子之间的距离很近,因此内部压力非常高。这使得纳米气泡具有较高的能量密度。(赋予了纳米气泡较高的能量密度)
  5. 坚强表面:尽管纳米气泡的尺寸很小,但其表面相对来说比较坚硬。这使得纳米气泡在受到外界作用时不易变形。

高压微通道与多相流

 

 

微通道反应器

高压微通道反应器是通过利用精密加工技术制造的流道特征尺寸在微米至毫米级的反应器,是一种反应物质在微小通道内连续流动实现高效换热、高效传质的连续式湍流反应器。

 

高压微通道多相流技术

 高压泵将介质进行加压,多相流在一定压力下通过能产生湍流、层流和对冲空化射流的组合微通道。多相介质在高速剪切效应、高压射流对冲撞击能量,流道瞬时压降产生的空化效应三重作用下,实现一相介质的高效超微粉碎π-π相互作用均质、乳化等作用。

 

雷诺数大于4000,通道内流体呈湍流状态,进一步增强了粉碎混合效果           高频剪切 + 对撞 + 空化作用

高压微通道流体动能优势

 当压力为200BAR时,经伯努利方程计算,微通道中流体动能密度比输入的流体动能密度提升了100倍;动能密度值>5000尔格/厘米3。 流道由大变小,流体动能密度增加; 流道由小变大,流体动能转化为空化能; 流道截面连续变化,动能脉动强化传质过程。