專利名稱：納米顆粒流態(tài)化的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米顆粒流態(tài)化和輸送工藝，特別是涉及到利用外力場(如振動或磁場)來破碎納米顆粒聚團，使其便于流化與輸送的工藝。
背景技術：
納米顆粒由于粒徑小，比表面積大，應用前景十分廣闊。如氣凝膠，由于其巨大的表面積，可作為催化劑或吸附劑；顆粒微細的磁粉，其打印效果清晰亮麗；納米級碳黑，經過流態(tài)化改性，可作為高級墨水或染料的原料。但是，由于納米顆粒間粘性力較大，一般以聚團的形式出現，不利于流化和輸送，應用起來有難度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于采用振動或磁場能破碎因顆粒間的粘性力而形成的聚團，從而使納米顆粒能夠流態(tài)化與輸送。
本發(fā)明的技術方案是I.納米顆粒振動流態(tài)化納米顆粒振動流化由流化床體、振動控制及測量系統(tǒng)和壓力傳感器測量系統(tǒng)組合完成，振動由一個正旋波振動器提供，其振幅大小可調(0～50mm)，用振動測量儀測量振動大??；采用變頻儀控制和調節(jié)振動頻率，其頻率范圍為0～500Hz。由壓力傳感器、數據采集卡和計算機組成，用來測量床層壓力降的變化。通過測量流化床中壓力降和流化床膨脹的變化，以判斷納米顆粒是否流化及確定其最小流化速度。利用隧道掃描電鏡測量聚團大小及分析其結構；提出數學模型，分析得出影響聚團破碎與團聚，以及聚團大小與顆粒物性，操作條件之間的關系，從而找到納米顆粒聚團在流化床中均勻流化的穩(wěn)定條件。
II.磁場流態(tài)化磁場流化床由電磁線圈、流化床體和壓力傳感器測量系統(tǒng)組成。電磁線圈的磁場強度可通過改變電流(調節(jié)電阻)調節(jié)，其范圍為0～2A/m，采用變頻儀調節(jié)和測量頻率，其頻率范圍為0～500Hz。實驗測量磁場強度和頻率對磁性納米顆粒流化性能(流化床中壓力降和床膨脹的變化)的影響，以及磁性納米顆粒在磁場流化床中聚團的大小，找出聚團與顆粒物性，操作條件之間的關系，從而找到納米顆粒聚團在流化床中均勻流化的穩(wěn)定條件。對非磁性納米顆粒，要研究鐵磁性顆粒添加量的影響。提出數學模型(能量平衡模型)，分析得出影響聚團破碎與團聚，以及聚團大小與顆粒物性，操作條件之間的關系。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果充分表現在一般來說，納米顆粒在傳統(tǒng)的流化床中以活塞和溝流的形式出現，不能“正?！绷骰洼斔汀Ｔ谡駝踊虼艌龅淖饔孟?，振動或磁場能破碎活塞和溝流，也能破碎氣泡和聚團，使其最小流化速度大大降低，能大量節(jié)省能耗和避免原材料損失，在最小流化速度時的床膨脹高度達到200-300％，而A類顆粒的床膨脹高度一般為100-200％。而且納米顆粒以小聚團的形式流化。


圖1SiO2納米顆粒在振動作用下的壓力降曲線圖2SiO2納米顆粒在振動作用下的床膨脹曲線圖3非磁性SiO2納米顆粒和鐵磁性大顆?；旌衔镌诖艌鲎饔孟碌膲毫登€圖4非磁性SiO2納米顆粒和鐵磁性大顆?；旌衔镌诖艌鲎饔孟碌拇才蛎浨€
具體實施例方式(1)采用納米二氧化硅(SiO2，12nm)投入振動流化床中，在最小流化速度時的床膨脹高度達到260％，而且床表面平穩(wěn)，圖1-2示出了SiO2納米顆粒在振動大小為0.0246m，振動頻率為50Hz下的壓力降曲線和床膨脹曲線；納米顆粒在振動流化床中以小聚團的形式流化，利用隧道掃描電鏡測量的聚團大小為5-50微米；納米顆粒所形成的聚團結構為雪花狀，是一種非常松散的結構。
(2)在磁場流化床中，非磁性納米二氧化硅(SiO2，12nm)顆粒不能直接流化，通過添加鐵磁性大顆粒(1-3mm)來改變這種狀況；這種鐵磁性大顆粒在磁場的作用下能無序地運動，從而破碎活塞和溝流，大大降低其最小流化速度，在氣速高時也能破碎氣泡和聚團；圖3-4示出了非磁性SiO2納米顆粒在磁場強度為0.03A/m，頻率為60Hz下的壓力降曲線和床膨脹曲線。
權利要求
1.納米顆粒流態(tài)化的方法，其特征在于納米顆粒振動流化由流化床體、振動控制及測量系統(tǒng)和壓力傳感器測量系統(tǒng)組合完成，振動由一個正旋波振動器提供，其振幅大小可調(0～50mm)，用振動測量儀測量振動大??；采用變頻儀控制和調節(jié)振動頻率，其頻率范圍為0～500Hz。由壓力傳感器、數據采集卡和計算機組成，用來測量床層壓力降的變化。通過測量流化床中壓力降和流化床膨脹的變化，以判斷納米顆粒是否流化及確定其最小流化速度。利用隧道掃描電鏡測量聚團大小及分析其結構；提出數學模型，分析得出影響聚團破碎與團聚，以及聚團大小與顆粒物性，操作條件之間的關系，從而找到納米顆粒聚團在流化床中均勻流化的穩(wěn)定條件。
2.納米顆粒流態(tài)化的方法，其特征在于磁場流化床由電磁線圈、流化床體和壓力傳感器測量系統(tǒng)組成。電磁線圈的磁場強度可通過改變電流(調節(jié)電阻)調節(jié)，其范圍為0～2A/m，采用變頻儀調節(jié)和測量頻率，其頻率范圍為0～500Hz。實驗測量磁場強度和頻率對磁性納米顆粒流化性能(流化床中壓力降和床膨脹的變化)的影響，以及磁性納米顆粒在磁場流化床中聚團的大小，找出聚團與顆粒物性，操作條件之間的關系，從而找到納米顆粒聚團在流化床中均勻流化的穩(wěn)定條件。對非磁性納米顆粒，要研究鐵磁性顆粒添加量的影響。提出數學模型(能量平衡模型)，分析得出影響聚團破碎與團聚，以及聚團大小與顆粒物性，操作條件之間的關系。
3.根據權利要求1所述的納米顆粒流態(tài)化的方法，其特征在于采用納米二氧化硅(SiO2，12nm)投入振動流化床中，在最小流化速度時的床膨脹高度達到260％，而且床表面平穩(wěn)，圖1-2示出了SiO2納米顆粒在振動大小為0.0246m，振動頻率為50Hz下的壓力降曲線和床膨脹曲線；納米顆粒在振動流化床中以小聚團的形式流化，利用隧道掃描電鏡測量的聚團大小為5-50微米；納米顆粒所形成的聚團結構為雪花狀，是一種非常松散的結構。
4.根據權利要求2所述的納米顆粒流態(tài)化的方法，其特征在于在磁場流化床中，非磁性納米二氧化硅(SiO2，12nm)顆粒不能直接流化，通過添加鐵磁性大顆粒(1-3mm)來改變這種狀況；這種鐵磁性大顆粒在磁場的作用下能無序地運動，從而破碎活塞和溝流，大大降低其最小流化速度，在氣速高時也能破碎氣泡和聚團；圖3-4示出了非磁性SiO2納米顆粒在磁場強度為0.03A/m，頻率為60Hz下的壓力降曲線和床膨脹曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米顆粒流態(tài)化和輸送工藝，特別是涉及到利用外力場(如振動或磁場)來破碎納米顆粒聚團，使其便于流化與輸送的工藝，其特征在于振動流態(tài)化控制振幅0～50mm，頻率范圍為0～500Hz；磁場流態(tài)化磁場強度可通過改變電流(調節(jié)電阻)調節(jié)，其范圍為0～2A/m，采用變頻儀調節(jié)和測量頻率，其頻率范圍為0～500Hz。在振動或磁場的作用下，振動或磁場能破碎活塞和溝流，也能破碎氣泡和聚團，使其最小流化速度大大降低，能大量節(jié)省能耗和避免原材料損失，在最小流化速度時的床膨脹高度達到200－300％。
文檔編號B65G53/16GK1689942SQ20041002315
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權日2004年4月29日
發(fā)明者周濤, 葛志強, 葉紅齊 申請人:中南大學