腔221连通，物料出口 26设置在套筒21上。变幅杆13为柱体，包括至少两段不同直径的柱体，其中最大横截面积的柱体与套筒21内壁固定密封；其余部分的柱体插装在套筒21内，截面面积小于套筒截面面积，优选的，变幅杆13侧面与套筒21内壁之间的距离小于10cm，变幅杆与套筒内壁之间的间隙构成输送反应物料的通道，物料出口 26设置在套筒中上部，优选上部，与变幅杆与套筒内壁之间的通道连通，物料出口的数量可以为一个或多个。
[0028]反应室22和套筒21均为筒状结构，连接器25为固定套接在反应室22和套筒21对接接口处的筒体，连接器25与反应室和套筒之间通过螺纹固定并密封设置，便于反应器机体的拆卸维护。
[0029]结合参见图2，进料通道23的数量至少为两条，采用同轴对置或交叉对置的方式布置在同一水平面上，变幅杆13的第一端面131伸入反应室的撞击腔221内，以有效利用超声波能，进料通道23的出口处与第一端面131的垂直距离小于5cm，减少物料进入撞击腔的冲击能量，以保证相互撞击的进料通道出口之间的距离在适当的范围，使撞击流在撞击面处的湍动强度最大；进料通道23的端部部分伸入到反应室22内。
[0030]参见图3，采用本发明的超声波强化撞击流反应器，在启动和不启动超声波的操作工况下，对去离子水体系的微观混合的试验结果。结果表明，本发明的反应器系统在启动超声波的情况下，撞击流的微观混合速率明显增强，分隔指数减小；特别是在低流速情况下，分隔指数减小了 50%。
[0031]以下结合两个具体生产实例对本发明的超声波强化撞击流反应器进行说明。
[0032]实施例1
[0033]硫酸钡制备
[0034]I配置摩尔浓度为0.4mol/L的氯化钡溶液；以及配置摩尔浓度为0.04mol/L的硫酸钾溶液，将配置好的溶液放置于储液槽中；
[0035]2在本实施例中，超声波强化撞击流反应器的反应气体和液体进料管径为3_。将两台连接进料通道的泵流量均设置为100ml/min。同时启动两台泵，并开启超声波发生器，两种反应液流体经过强烈撞击并在超声波能的作用下连续制备硫酸钡；
[0036](3)反应产物经过洗涤、抽滤后，在80°C条件下干燥12小时，产物经过充分研磨后保存；
[0037](4制备的硫酸钡粉体如图4所示，粒径在50_100nm。
[0038]实施例2
[0039]碳酸钙制备
[0040]I配置氢氧化钙饱和溶液，并放置于储液槽中；
[0041]2在本实验中，超声波强化撞击流反应器的反应气体和液体进料管径为3mm。调节流量计使二氧化碳反应气体的流量为400ml/min ;设置饱和氢氧化妈饱和溶液进料泵的流量为260ml/min ;开启超声波发生器，气体和液体经过强烈撞击并在超声能的作用下连续制备碳酸钙；
[0042]3反应产物经过洗涤、抽滤后，在80°C条件下干燥12小时，产物经过充分研磨后保存；
[0043]4制备的碳酸钙粉体如图5所示，粒径在50-100nm。
[0044]以上仅为本发明的优选实施例而已，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.超声波强化撞击流反应器，其特征在于:包括反应器机体(2)、超声波装置(I); 所述反应器机体(2)上设有若干进料通道(23)和若干物料出口(26)，所述进料通道(23)设置在反应器内部的撞击腔(221)四周，所述进料通道(23)在反应器内部的撞击腔(221)内交汇处即撞击反应面； 所述超声波装置(I)的变幅杆(13)插装在反应器机体内，所述变幅杆(13)的第一端面(131)对准所述撞击腔(221)。
2.根据权利要求1所述的超声波强化撞击流反应器，所述反应器机体(2)包括套筒(21)和反应室(22)，所述反应室(22)与套筒(21)通过连接器(25)连接，所述反应室(22)内部与套筒(21)内腔连通，所述撞击腔(221)位于反应室(22)内部，所述变幅杆(13)固定插装在套筒(21)内，所述进料通道(23)固设在反应室上与撞击腔(221)连通，所述物料出口(26)设置在所述套筒(21)上。
3.根据权利要求2所述的超声波强化撞击流反应器，所述变幅杆(13)为柱体，包括至少两段不同直径的柱体，其中最大横截面积的柱体与套筒(21)内壁固定密封；其余部分的柱体插装在套筒(21)内，截面面积小于套筒截面面积；所述第一端面(131)为变幅杆为插装在反应器机体内的端面。
4.根据权利要求3所述的超声波强化撞击流反应器，所述变幅杆(13)侧面与套筒(21)内壁之间的距离小于10cm。
5.根据权利要求4所述的超声波强化撞击流反应器，所述变幅杆(13)的第一端面(131)伸入所述反应室的撞击腔(221)内，所述进料通道(23)的出口处与第一端面(131)的垂直距离小于5cm。
6.根据权利要求5所述的超声波强化撞击流反应器，所述物料出口(26)位于套筒中上部。
7.根据权利要求2所述的超声波强化撞击流反应器，所述进料通道(23)采用同轴对置或交叉对置的方式布置在同一水平面上。
8.根据权利要求6所述的超声波强化撞击流反应器，所述进料通道(23)的端部部分伸入到反应室(22)内。
9.根据权利要求2所述的超声波强化撞击流反应器，所述反应室(22)和套筒(21)均为筒状结构，所述连接器(25)为固定套接在反应室(22)和套筒(21)对接接口处的筒体，所述连接器(25)与反应室和套筒之间通过螺纹固定并密封设置。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的超声波强化撞击流反应器，所述超声波装置(I)包括超声波发生器(11)、换能器(12)和变幅杆(13)，所述超声波发生器(11)与换能器(12)连接，所述换能器(12)与变幅杆(13)连接。
【专利摘要】本发明公开了一种超声波强化撞击流反应器，包括反应器机体、超声波装置；所述反应器机体上设有若干进料通道和若干物料出口，所述进料通道设置在反应器内部的撞击腔四周，所述进料通道在反应器内部的撞击腔内交汇处即撞击反应面；所述超声波装置的变幅杆插装在反应器机体内，所述变幅杆的第一端面对准所述撞击腔。本发明利用撞击流和超声波能同时强化物料混合，适用于快速反应过程，特别是反应沉淀过程，能够制得形貌规则、颗粒较小、粒径分布较窄的超细粉体或纳米材料等，结构简单，加工制造容易。
【IPC分类】B01J10-00, C01F11-18, C01F11-46, B01J19-10
【公开号】CN104607127
【申请号】CN201410843409
【发明人】李光, 叶红齐
【申请人】中南大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月30日