用于超临界流体沉淀的新型环隙喷嘴研究

发布时间：2020-04-01 14:32

【摘要】：超临界流体沉淀技术(Supercritical Fluid Precipitation,简写为SFP)与超微粉体传统制备方法相比,具有纯度高、粒径可控、无溶剂残留等优点,因此备受青睐。作者对SFP的方法、工艺流程、装置等进行了综述,并分析了目前技术中存在的不足。在现有SFP用环隙喷嘴(Annular Gap Nozzle,简写为AGN)的基础上,提出了新型AGN结构,该新型AGN具有环隙沿径向扩展、尺寸链环数少、配合精度高并且在线可调的特点,其结构按照功能分为制备段和调节段。由喷嘴芯体的芯锥与锥端套的内喉部之间形成A型环隙,由锥端套的外喉部与下一阶锥端套内锥面形成B型环隙,根据具体的SFP工艺应用需要,可以组合得到不同通道数的内混喷嘴、外混喷嘴以及内外混喷嘴。此外,设计了一种新型SFP工艺流程,通过应用带有回热装置的节能组合换热器,达到节约超临界流体形成过程中的能耗的效果。利用FLUENT软件模拟新型AGN基本结构的超临界流体快速膨胀(Rapid Expansion of Supercritical Solution,简写为RESS)流场,将流场划分为环状射流区、漩涡区、卷吸区和汇流区,并提出了三个判断喷嘴流场优劣的量化指标。根据这些指标对喷嘴流场进行评判,通过分析得到了各个因素的优化组合。在新型AGN基本结构的基础上进一步改进了喷嘴芯体结构,对内伸式喷嘴芯体结构和外延式喷嘴芯体结构进行模拟,结果表明,环状射流区和漩涡区流场已得到了明显改善。此外,在结晶釜内通过设置锥形拦截件用以拦截大颗粒,优化卷吸区。
【图文】：

示意图,段结构,芯体,示意图

２．１．１制备段逡逑新型ＡＧＮ的制备段主要是指ＡＧＮ中由喷嘴芯体和锥端套所形成的ＡＧＮ的逡逑环隙部分的结构。制备段的结构如图２－１所示，该部分主要包括喷嘴芯体、调节逡逑球套、锥端套、结晶器、螺母、调节筒等。逡逑调节球套：娜逡逑ＡＭ逡逑图２－１新型ＡＧＮ制备段结构示意图逡逑喷嘴芯体的结构如图２－２所示，喷嘴芯体最上端的调节球芯为用离球心一定逡逑距离的垂直面沿环向切割球体得到的球体切割结构；加工有密封槽的圆柱段为密逡逑封定位柱；尾部为锥形结构且作为形成环隙的的芯锥；连接芯锥和密封定位柱的逡逑锥段为过渡锥。喷嘴芯体可以设置中心孔用以减轻重量或通入流体。逡逑１１逡逑

球套,结构示意图,球面

调节球芯逡逑密封定位Ｍ逦Ｖ／／、／／／逡逑ｆ逡逑图２－２喷嘴芯体结构示意图逡逑调节球套的结构如图２－３所示，为圆筒段和锥筒段同轴连接结构；圆筒段的逡逑内圆柱面上加工螺纹和螺纹退刀槽，锥筒段的内调节球面为内球面。在形成喷嘴逡逑装配体时，，往往需要多个调节球套，从喷嘴芯体沿径向到结晶器方向，依次为零逡逑阶调节球套，一阶调节球套、二阶调节球套、三阶调节球套等。逡逑内螺纹逦Ｉ逡逑￣Ｉ逦＾逡逑退刀槽多’逦！逦％逡逑ｌ逦！逦１逡逑Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑内调节球面逦ｉ逦７＾逡逑图２－３调节球套结构示意图逡逑锥端套的结构如图２－４所示，该锥端套从上到下依次为调节球芯段、密封定逡逑位柱段和环隙调节锥段。调节球芯段的关键结构为上调节球面和下调节球面；密逡逑封定位柱段的外圆柱面加工密封槽，外圆柱面上加工的环槽以及在环槽底部开有逡逑若千个通孔的环槽结构作为流体通道；环隙调节锥段内表面为两段锥面，且两锥逡逑面的小端相交
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB44

【参考文献】