超重力工程技術(shù)的基本原理是利用超重力條件下多相流體系的獨特流動行為,強化相與相之間的相對速度和相互接觸,從而實現(xiàn)高效的傳質(zhì)傳熱過程和化學反應過程。獲取超重力的方式主要是通過轉(zhuǎn)動設備整體或部件形成離心力場,涉及的多相流體系主要包括氣-固體系和氣-液體系。
氣相經(jīng)氣體進口管由切向引入轉(zhuǎn)子外腔,在氣體壓力的作用下由轉(zhuǎn)子外緣處進入填料。液體由液體進口管引入轉(zhuǎn)子內(nèi)腔,經(jīng)噴頭淋灑在轉(zhuǎn)子內(nèi)緣上。進入轉(zhuǎn)子的液體受到轉(zhuǎn)子內(nèi)填料的作用,周向速度增加,所產(chǎn)生的離心力將其推向轉(zhuǎn)子外緣。在此過程中,液體被填料分散、破碎形成極大的、不斷更新的表面積,曲折的流道加劇了液體表面的更新。這樣,在轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成了極好的傳質(zhì)與反應條件。液體被轉(zhuǎn)子拋到外殼匯集后經(jīng)液體出口管離開超重機。氣體自轉(zhuǎn)子中心離開轉(zhuǎn)子,由氣體出口管引出,完成傳質(zhì)與反應過程。
所謂超重力指的是在比地球重力加速度(9.8m/s2)大得多的環(huán)境下物質(zhì)所受到的力。研究超重力環(huán)境下的物理和化學變化過程的科學稱為超重力科學，利用超重力科學原理而創(chuàng)制的應用技術(shù)稱為超重力技術(shù)。在地球上，實現(xiàn)超重力環(huán)境的簡便方法是通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而模擬實現(xiàn)。這樣旋轉(zhuǎn)設備被稱為超重力機，又稱為旋轉(zhuǎn)填充床。當超重力機用于氣液多相過程時，氣相為連續(xù)相的氣液逆流接觸，又稱逆流旋轉(zhuǎn)填充床，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。
它主要由轉(zhuǎn)子、液體分布器和外殼組成。轉(zhuǎn)子為核心部件，主要作用是固定和帶動填料旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)良好的氣液接觸。超重力設備的工作原理如下：氣相經(jīng)氣體進口管引入超重力機外腔，在氣體壓力的作用下由轉(zhuǎn)子外緣處進入填料。液體由液體進口管引入轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，在轉(zhuǎn)子內(nèi)填料的作用下，周向速度增加，所產(chǎn)生的離心力將其推向轉(zhuǎn)子外緣。在此過程中，液體被填料分散、破碎形成極大的、不斷更新的微元，曲折的流道進一步加劇了界面的更新。液體在高分散、高湍動、強混合以及界面急速更新的情況下與氣體以極大的相對速度逆向接觸，極大地強化了傳質(zhì)過程。而后，液體被轉(zhuǎn)子甩到外殼匯集后經(jīng)液體出口管離開超重力機，氣體自轉(zhuǎn)子中心離開轉(zhuǎn)子，由氣體出口管引出，完成整個傳質(zhì)和/或反應過程。
