一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于纳米颗粒高温收集装置相关技术领域，并公开了一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置。该装置包括火焰室和设置在该火焰室上方呈漏斗状的收集室，火焰室的下端设置有燃气入口，燃气从该入口进入火焰室燃烧并产生纳米颗粒和尾气，收集室用于汇聚并收集火焰室燃烧后产生的纳米颗粒和尾气，火焰室和收集室之间设置有玻璃纤维，用于过滤和收集燃烧产生的纳米颗粒；火焰室中设置有多孔风板，该多孔风板与该火焰室的燃室壁之间设置有间隙，该间隙形成密封的辅助风室，该辅助风室的下端设置有鞘气入口，用于向辅助风室中通入鞘气。通过本实用新型专利技术，解决纳米颗粒捕集过程中逸散和效率低的问题。捕集过程中逸散和效率低的问题。捕集过程中逸散和效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置


[0001]本技术属于纳米颗粒高温收集装置相关
，更具体地，涉及一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置。

技术介绍

[0002]火焰喷雾热解合成法制备纳米颗粒是一种常见的新型纳米材料制备方法，与湿法制备相比，一步合成、工艺简洁的火焰喷雾热解合成技术无需湿法制备中各种繁琐的化工设备，其成本低，更有利于工业化、规模化生产。近些年来，火焰喷雾热解合成方法由于其独特的优点，在催化剂的制备中开始得到更广泛的应用。
[0003]在火焰喷雾热解合成法制备装置中，载气/前驱体进入火焰室后被雾化成为微小液滴后经反应生成纳米颗粒，产生的纳米颗粒随着高速气流一起上升，并在抽吸机构的负压作用下附着在过滤收集器上，当纳米颗粒的制备完成后，只需将附着在过滤收集器上的纳米颗粒收集即可。然而，火焰喷雾热解生成的颗粒主要是几纳米或几十纳米的颗粒，由于颗粒的热泳作用和布朗扩散作用十分剧烈，纳米级颗粒很难随流线约束，在实际运行过程中，生成的纳米颗粒会明显附着于反应装置的内壁面上，会导致颗粒的逸散损失；火焰喷雾热解合成产量本身也不高，从而降低收集效率，导致纳米颗粒收集成本变高。因此，亟需设计一种针对1～100纳米级颗粒的高温收集装置。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置，解决1～100纳米级颗粒的高温收集装置纳米颗粒逸散和收集效率低的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本技术，提供了一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置，其特征在于，该装置包括火焰室和设置在该火焰室上方呈漏斗状的收集室，其中：
[0006]所述火焰室的下端设置有燃气入口，燃气从该入口进入所述火焰室燃烧并产生纳米颗粒和尾气，所述收集室用于汇聚并收集所述火焰室燃烧后产生的纳米颗粒和尾气，所述火焰室和收集室之间设置有玻璃纤维，用于过滤和收集燃烧产生的纳米颗粒；
[0007]所述火焰室中设置有多孔风板，该多孔风板与该火焰室的燃室壁之间设置有间隙，该间隙形成密封的辅助风室，该辅助风室的下端设置有鞘气入口，用于向所述辅助风室中通入鞘气，所述多孔风板的下半部分上设置的孔的朝向为向下，用于在通入鞘气之后调节所述火焰室下半部分中火焰燃烧的锋面，使得火焰更加集中，进而调节火焰燃烧产生的纳米颗粒的粒径并减少纳米颗粒在下半部分的停留时间；该多孔风板的中间部分上设置的孔的朝向为水平，用于在所述多孔风板上形成气膜，防止纳米颗粒在其表面粘附；所述多孔风板的上半部分上设置的孔的朝向为向上，其与所述玻璃纤维配合，增加火焰室中主流气流的阻流流量，提高主流气速，提高所述玻璃纤维对纳米颗粒的捕集效率。
[0008]进一步优选地，所述玻璃纤维的材质为微米级纤维和纳米纤维的混编。
[0009]进一步优选地，所述玻璃纤维的形状为椭圆形，其长短轴之比范围为：1.5～3。
[0010]进一步优选地，所述多孔风板的孔径为0.01mm～1mm，气率大于或等于1CFM且小于100CFM。
[0011]进一步优选地，所述多孔风板与火焰室燃室壁之间的间隙间距不小于4mm且不大于所述火焰室内部腔室当量直径的1/5。
[0012]进一步优选地，所述多孔风板上半部分的孔与竖直方向的夹角为45
°
～90
°
，所述多孔风板下半部分的孔与竖直方向的夹角为45
°
～90
°
。
[0013]进一步优选地，所述鞘气入口的形状为圆柱形、渐扩圆管形或多边形柱管中的一种。
[0014]进一步优选地，所述鞘气入口的出口处设有气帽或引流板，使鞘气气流均匀向上流动或旋流上升。
[0015]进一步优选地，所述鞘气的入口数量为3～4个。
[0016]进一步优选地，所述收集室上端设置有抽吸机构，用于抽吸所述收集室的气体。
[0017]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
[0018]1.本技术中采用椭圆玻璃纤维，在不显著增大流场的压降的情况下，提升纳米级颗粒的捕集效率，尤其随着长短轴比增大，其捕集效率随之提升较大，因为主流燃烧口的流量是有限制的，当通过多孔风板增大风量，特别是上面的开孔向上增大风量时，两侧风板进来的风就有调节火焰和增加主流方向流速的作用，进而大大提升燃烧器尾部段玻璃纤维的捕集效率；
[0019]2.本技术中玻璃纤维的形状为异型纤维，包括但不限于三角形、菱形、五边形、椭圆形等，优先为椭圆，其特定范围长短轴比限制为1.5
‑
3，可大幅提高1
‑
100nm颗粒的收集效率，纤维器件可拆卸，方便收集纳米颗粒；
[0020]3.本技术的火焰室内部设有多孔风板，并未在火焰室内设置凸起物，通气孔贴壁设置，形成壁面气源，对装置壁面起到很好的冷却降温且减弱壁面温度梯度，有效阻止颗粒通过扩散和热泳向壁面靠近，不会造成颗粒在火焰室内壁面的沉积；多孔风板靠火焰室一侧平整且无凸起器件深入火焰室，并且本申请中多孔风板的孔径为0.01mm～1mm，在该范围内纳米颗粒不会通过进气管外溢；
[0021]4.本技术中多孔风板上开孔的开口方向根据燃烧情况进行适当的调节孔隙角度和鞘气流量，通过多孔风板的配合可以在火焰室下部实现调节火焰锋面和位置、减少颗粒停留时间、控制粒径的作用，在火焰室上部实现增强主流气速、提高异型纤维对纳米颗粒捕集效率的作用；
[0022]5.本技术中火焰室燃室壁与多孔风板的间隙间距不小于1mm且不大于火焰室内部腔室当量直径的1/5，不需要对火焰室进行大的改动节约成本；
[0023]6.本技术中多孔风板的材料既可是多孔材料的直接加工也可以是对不锈钢合金的材料进行打孔制备，材料广泛，加工方式多样易得；对于体积较小的火焰喷雾热解合成纳米颗粒的装置多孔风板的孔径优选为0.01mm～1mm，可以较好的匹配现有的火焰喷雾热解合成纳米颗粒装置的优化，无需对现有装置进行大的改造，将多孔风板放入即可，安装
简单方便。
附图说明
[0024]图1是按照本技术的优选实施例所构建的纳米颗粒收集装置的结构图；
[0025]图2是按照本技术的优选实施例所构建的玻璃纤维的结构示意图；
[0026]图3是按照本技术的优选实施例所构建的多孔风板上的开孔方向示意图；
[0027]图4是按照本技术的优选实施例所构建的鞘气入口的俯视图；
[0028]图5是按照本技术的优选实施例所构建的烟气颗粒分布图；
[0029]图6是按照本技术的优选实施例所构建的不同工况下椭圆纤维的捕集率。
[0030]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0031]1‑
火焰室，2
‑
收集室，3
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置，其特征在于，该装置包括火焰室(1)和设置在该火焰室上方呈漏斗状的收集室(2)，其中：所述火焰室(1)的下端设置有燃气入口(8)，燃气从该入口进入所述火焰室燃烧并产生纳米颗粒和尾气，所述收集室用于汇聚并收集所述火焰室燃烧后产生的纳米颗粒和尾气，所述火焰室和收集室之间设置有玻璃纤维(4)，用于过滤和收集燃烧产生的纳米颗粒；所述火焰室(1)中设置有多孔风板(5)，该多孔风板与该火焰室的燃室壁之间设置有间隙，该间隙形成密封的辅助风室(7)，该辅助风室的下端设置有鞘气入口(9)，用于向所述辅助风室中通入鞘气，所述多孔风板(5)的下半部分上设置的孔的朝向为向下，用于在通入鞘气之后调节所述火焰室下半部分中火焰燃烧的锋面，使得火焰更加集中，进而调节火焰燃烧产生的纳米颗粒的粒径并减少纳米颗粒在下半部分的停留时间；该多孔风板的中间部分上设置的孔的朝向为水平，用于在所述多孔风板上形成气膜，防止纳米颗粒在其表面粘附；所述多孔风板的上半部分上设置的孔的朝向为向上，其与所述玻璃纤维(4)配合，增加火焰室中主流气流的阻流流量，提高主流气速，提高所述玻璃纤维对纳米颗粒的捕集效率。2.如权利要求1所述的一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置，其特征在于，所述玻璃纤维(4)的材质为微米级纤维和纳米纤维的混编。3.如权利要求1或2所述的一种适用于火焰喷雾热解合成的纳米颗粒高温收集装置，其特征在于，所述玻璃纤维(4)的形状为椭圆形，其长短轴之比范围为：1.5～3。4.如权利要求1或2所述的一种适用于火焰喷雾热解合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海波，郑朝和，徐祖伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：