【技术实现步骤摘要】
本技术涉及精细化工用微反应器领域，具体地说，涉及一种强化传质传热的三维立体微反应器。
技术介绍
1、精细化工用微反应器具有特定的微结构，通过化学反应过程的有效传质和传热，实现化学反应的绿色、连续性、高稳定、高收率等优点，同时微反应器兼具装置体积小、可扩展性强的特点，是目前各国化学、化工领域竞相发展的热点。
2、目前市场上的微反应器多以二维平板结构为主，通过在二维方向上构造各种复杂的微通道结构，如通道弯折或壁面凹凸障碍，形成局部二次流从而增强混合效果，但是这同时也带来了阻力的增加和压降的提升，进而导致堵塞问题。
3、另一方面，平板结构流道中产生的二次流主要引发流体的拉伸、剪切及分裂等变化，而且这些变化主要发生在二维方向上，一般难以实现流体在三维方向上的湍流和过程强化，从而影响混合效果。
技术实现思路
1、针对现有技术中的问题，本技术的目的在于提供一种强化传质传热的三维立体微反应器，有效的提高了传质传热效率。
2、根据本技术，提供了一种强化传质传热的三维立体微反应器，包括进口管、出口管和第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管，其中，m为大于1的自然数，所述第m螺旋管的螺旋半径小于所述第m-1螺旋管的螺旋半径，所述第m螺旋管套设于所述第m-1螺旋管内，所述进口管、第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管、出口管依次相互连接并依次相互相通。
3、优选的：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的螺距相同。
4、优选的：所述第1螺旋
5、优选的：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的旋转方向相同。
6、优选的：所述第1螺旋管的进口与进口管相连，所述第1螺旋管的出口与所述第2螺旋管的进口通过u型管连接。
7、优选的：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管之间依次通过u型管连接。
8、优选的：所述进口管包括第一进料通道、第二进料通道和混合通道，所述第一进料通道与第二进料通道以v字形交叉相连，所述混合通道与第一进料通道同轴连接。
9、优选的：所述出口管包括相连的圆弧通道和出口直通道，所述圆弧通道的两端分别与出口直通道、第m螺旋管的出口相连。
10、优选的：所述出口管的出口直通道与第m螺旋管的轴线平行。
11、优选的：所述进口管、第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管、出口管的直径相同。
12、本技术的一种强化传质传热的三维立体微反应器，将流体通道结构扩展到三维空间，利用螺旋通道曲率产生的离心力和扭转力对流体的作用，在通道内产生垂直于轴向流动方向的二次流，实现了流体在三维方向的旋转，增强了流体的扰动，进而减薄边界层厚度，从而提高了传质传热效率，使得混合均匀、反应充分并且能够缓解堵塞问题。
13、与现有技术相比，本技术技术方案的优点在于：
14、(1)相比于二维平面内的流体拉伸、剪切和分裂，流体旋转是更高效实现湍流和过程强化的手段，本技术的技术方案通过立体螺旋通道结构，实现了流体在三维方向的旋转，使得流体进入通道后能够快速且充分混合。同时，螺旋状是单位体积内表面积利用率最高的形态之一，可以实现快速的热交换，从而有效地提高了传质传热效率。
15、(2)多层的立体螺旋结构充分利用三维空间，使得通道结构紧凑，提高了通道体积占比，增加了物料停留时间，从而使反应更为充分。
16、(3)通道形状为圆弧状、螺旋状或直线，在增强传质传热效果的同时，能够有效降低阻力和压降，从而减少堵塞。
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1.一种强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于，包括进口管、出口管和第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管，其中，m为大于1的自然数，所述第m螺旋管的螺旋半径小于所述第m-1螺旋管的螺旋半径，所述第m螺旋管套设于所述第m-1螺旋管内，所述进口管、第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管、出口管依次相互连接并依次相互相通。
2.根据权利要求1所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的螺距相同。
3.根据权利要求2所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的旋转圈数相同。
4.根据权利要求3所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的旋转方向相同。
5.根据权利要求4所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管的进口与进口管相连，所述第1螺旋管的出口与所述第2螺旋管的进口通过U型管连接。
6.根据权利要求5所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于
7.根据权利要求1所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述进口管包括第一进料通道、第二进料通道和混合通道，所述第一进料通道与第二进料通道以V字形交叉相连，所述混合通道与第一进料通道同轴连接。
8.根据权利要求1所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述出口管包括相连的圆弧通道和出口直通道，所述圆弧通道的两端分别与出口直通道、第m螺旋管的出口相连。
9.根据权利要求8所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述出口管的出口直通道与第m螺旋管的轴线平行。
10.根据权利要求1所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述进口管、第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管、出口管的直径相同。
...【技术特征摘要】
1.一种强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于，包括进口管、出口管和第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管，其中，m为大于1的自然数，所述第m螺旋管的螺旋半径小于所述第m-1螺旋管的螺旋半径，所述第m螺旋管套设于所述第m-1螺旋管内，所述进口管、第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管、出口管依次相互连接并依次相互相通。
2.根据权利要求1所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的螺距相同。
3.根据权利要求2所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的旋转圈数相同。
4.根据权利要求3所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管、第2螺旋管、…、第m螺旋管的旋转方向相同。
5.根据权利要求4所述的强化传质传热的三维立体微反应器，其特征在于：所述第1螺旋管的进口与进口管相连，所述第1螺旋管的...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，殷杰，黄政仁，刘学建，陈忠明，刘雷敏，姚秀敏，杨晓，孙安乐，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：新型
国别省市：
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