一種小型超臨界噴射反應(yīng)器噴嘴工業(yè)化設(shè)計(jì)探討

龔宣銘，韋仙健，阮晉德，玉曾仁，董廣成

（百色學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 百色 533000）

自從1822年Cagniard首次報(bào)道物質(zhì)的臨界現(xiàn)象以來(lái)，世界各國(guó)學(xué)者便開(kāi)始對(duì)超臨界現(xiàn)象和技術(shù)進(jìn)行研究，并在各個(gè)領(lǐng)域取得了快速發(fā)展。至今，超臨界技術(shù)已迅速擴(kuò)展到分離等領(lǐng)域［1-9］。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)［10-19］，利用金屬和金屬氧化物等無(wú)機(jī)化合物不溶于非敏感水的特性和超臨界水熱合成方法，可瞬間形成大的氫氧化物核數(shù)，然后通過(guò)脫水過(guò)程獲得精細(xì)納米顆粒。該工藝已用于以批量和連續(xù)模式生產(chǎn)大量金屬氧化物。還有研究者在此基礎(chǔ)上，采用超臨界技術(shù)，利用連續(xù)化的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了不同催化劑在不同溶液中分別合成納米級(jí) Fe2CoO4、BaZrO3（鈣鈦礦）和二氧化鈦（銳鈦礦）等原材料。因此，利用超臨界技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)無(wú)機(jī)鹽的回收，還可以進(jìn)行大規(guī)模納米級(jí)昂貴原材料的合成制備，工業(yè)化意義深遠(yuǎn)。在國(guó)內(nèi)，超臨界流體萃取技術(shù)已經(jīng)從科研階段過(guò)渡到了小型工業(yè)化階段，但其工業(yè)化應(yīng)用時(shí)間很短。而且在超臨界流體萃取裝置生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免出現(xiàn)了許多問(wèn)題，例如安全性不夠高、生產(chǎn)過(guò)程不夠穩(wěn)定及生產(chǎn)的物質(zhì)純度不夠等。在從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化試點(diǎn)過(guò)程，有一些變量或參數(shù)是能否成功擴(kuò)大工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的關(guān)鍵。由于要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，且受實(shí)驗(yàn)極端條件的限制，這些變量或參數(shù)很難只通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。過(guò)程建模是研究這些變量或參數(shù)在不同尺度下的潛在影響以及評(píng)估替代設(shè)計(jì)的有用工具，最有效的建模方法是采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）預(yù)測(cè)粒子演化的條件和種群平衡隨時(shí)間的分布。……