浅谈超重力技术
超重力技术及其应用
超重力技术及其应用所谓超重力指的是在比地球重力加速度大得多的环境下，物质所受到的力。
在地球上，实现超重力场的最简便方法是通过旋转产生离心力而实现。
在超重力场中，气-液、液-液、液-固两相传质比在地球重力场中大上百倍至万倍，相间的巨大剪切力和快速更新的相界面，使传质速率比在地球重力场中高出1～3个数量级，微观传质和分离过程得到极大强化。
超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术，在国内外受到广泛的重视，由于它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点,使得超重力技术在环保和材料生物化工等工业领域中有广阔的商业化应用前景。
1超重力技术原理超重力工程技术的基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为，强化相与之间的相对速度和相互接触，从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程。
获取超重力的方式主要是通过转动设备整体或部件形成离心力场，涉及的多相流体系主要包括气-固体系和气-液体系。
1.1超重力场气-固接触技术的特点众所周知，传统重力场条件下，实现气-固体系加工过程的典型设备是各种重力流化床(图1) 。
然而，由于重力场的限制，传统流化床同时也表现出许多固有缺陷，如:大颗粒的腾涌、小颗粒的夹带、粘结、大气泡的存在造成气体短路从而导致气固分布不均大大降低了系统内的传质传热和化学反应速率等。
为此，前苏联学者首先提出了超重力(离心)流化床概念[1] (图1) 。
图1 传统重力流化床(鼓泡床)和超重力(离心)流化床相对于传统重力场,超重力气-固接触技术的突出特点主要表现在以下3个方面:a. 在超重力流化床中，由于重力场强度和流化速度均可调节,因此可将流化速度控制在鼓泡速度之下操作，从而获得良好的流化质量。
b. 在超重力条件下,由于颗粒有效重力增加，因而流化时气固之间的相互作用(相对速度)大大增强，从而使其传质传热速率远高于传统流化床。
超重力床标准
超重力床标准超重力床是一种先进的健身设备，通过使用重力增加器来模拟太空中的重力环境，使用户可以在地球上体验到类似太空行走的感觉。
超重力床被广泛用于训练和康复领域，其效果已经得到了临床实验和科学研究的证明。
以下是超重力床的一些相关参考内容。
1. 超重力床的原理和技术特点超重力床通过使用重力增加器来增加用户所受到的重力，从而模拟太空中的重力环境。
这种重力增加器通常由一组高强度弹簧和可调节的压力装置组成，可以根据用户的需求调整重力的大小。
超重力床还配备了安全带和手柄，以确保用户在训练过程中的安全。
确保用户在使用超重力床时的舒适度和稳定性，这使得超重力床成为一种安全可靠的健身设备。
2. 超重力床的应用领域超重力床在训练和康复领域有广泛的应用。
在运动员训练中，超重力床可以通过增加重力的大小来增强训练的强度和效果。
它可以帮助运动员提高爆发力、协调性和耐力，并减少受伤的风险。
在康复中心中，超重力床可以帮助康复患者恢复行走能力和平衡能力。
它可以通过模拟正常的重力环境，帮助康复患者重新建立肌肉力量和关节稳定性。
3. 超重力床的训练效果和医疗价值许多研究已经证明了超重力床在训练和康复中的效果和价值。
一项针对运动员的研究表明，使用超重力床进行训练可以显著提高运动员的爆发力、速度和耐力。
另一项针对康复患者的研究发现，使用超重力床进行康复可以加快患者的康复速度，提高患者的肌肉力量和行走能力。
此外，超重力床还被用于孕妇的健身训练，以减轻妊娠期间的腿部水肿和腰背疼痛。
4. 超重力床的安全措施和注意事项在使用超重力床时，用户必须遵循一些安全措施和注意事项。
首先，用户应该在专业训练师的指导下进行训练，以确保正确的姿势和动作。
其次，用户应该根据自己的身体状况和健康状况来选择适合自己的训练强度和频率。
另外，用户在使用超重力床时应该注意保持平衡和稳定，避免摔倒和受伤。
最后，用户在使用超重力床之前应该进行适当的热身运动，以及在训练之后进行适当的放松和拉伸。
超重力反应强化技术及工业应用
超重力反应强化技术及工业应用超重力反应强化技术及其工业应用超重力反应强化技术是一种通过增加反应体系中的离心力，从而提高反应速率和效率的技术。
它在工业领域有着广泛的应用，可以用于合成新材料、催化剂的制备、化学反应的优化等方面。
本文将介绍超重力反应强化技术的原理和工业应用，并探讨其在工业生产中的优势和前景。
一、超重力反应强化技术的原理超重力反应强化技术是利用离心力对反应体系进行强化，从而促进反应的进行。
离心力的增加可以通过旋转容器或采用离心机实现。
当反应体系受到离心力的作用时，分子之间的相互作用力和传质速率都会增强，从而加快反应速率。
此外，超重力还可以改变反应体系的物理和化学性质，例如改变溶剂的性质、增加物质的溶解度等，从而进一步优化反应条件。
二、超重力反应强化技术的工业应用1. 新材料合成超重力反应强化技术可以用于合成具有特殊性质的材料，例如高分子材料、纳米材料等。
在超重力条件下，反应分子之间的相互作用力增强，能够促进聚合反应的进行，从而得到高分子材料。
此外，超重力还可以改变材料的晶体结构和形貌，使其具有更好的性能和应用价值。
2. 催化剂的制备超重力反应强化技术可以用于催化剂的制备过程中。
催化剂的性能往往与其结构和形貌密切相关，而超重力可以改变反应体系的物理和化学性质，从而影响催化剂的形成过程。
通过超重力反应强化技术，可以调控催化剂的晶体结构和形貌，提高其催化活性和选择性，从而实现高效催化反应。
3. 化学反应的优化超重力反应强化技术可以用于化学反应的优化。
在超重力条件下，反应体系的传质速率增加，反应物与催化剂之间的接触面积增大，从而加快反应速率。
此外，超重力还可以改变反应体系的物理和化学性质，例如改变溶剂的性质、增加物质的溶解度等，从而优化反应条件，提高反应的选择性和产率。
三、超重力反应强化技术的优势和前景超重力反应强化技术具有以下优势：1. 提高反应速率和效率：通过增加离心力，可以加快反应速率和提高反应效率，从而节省时间和成本。
5-超重力技术及工业化应用
超重力技术及工业化应用北京化工大学张鹏远杨旷陈建峰*【摘要】本文介绍了超重力技术的发展、原理、特点和工业应用。
由于在超重力环境下，传递过程和微观混合都得到了极大的强化，旋转床在脱硫、脱碳、沉淀反应和多相反应过程发挥了重大的应用和重大的经济效益。
本文重点介绍了其在脱硫中的应用，指出了超重力技术在脱硫中的应用前景，进一步展望了超重力技术作为一种过程强化技术在快速反应过程中的广阔前景。
【关键词】超重力技术；快速反应；脱硫；自1995 年举行首次化工过程强化的国际会议以来, 以节能、降耗、环保、集约化为目标的化工过程强化就受到研究者的广泛关注,这一技术可能使全球化学工业的面貌在二十一世纪发生根本性改变，被欧美等发达国家列为当前化学工程优先发展的三大领域之一。
而超重力技术则是过程强化技术中最先受到人们关注的几项关键技术之一[1，2]。
所谓超重力指的是在比地球重力加速度大得多的环境下，物质所受到的力(包括引力或排斥力)。
在地球上，实现超重力环境的最简便方法是通过旋转产生离心力而实现, 即通过旋转床实现.。
在超重力环境下，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常规重力场下的要快得多，气液、液液、液固两相在比地球重力场大上百倍至千倍的超重力环境下的多孔介质或孔道中产生流动接触，巨大的剪切力和快速更新的相界面，使相间传质速率比传统的塔器中的提高1～3个数量级，微观混合和传质过程得到极大强化。
1、超重力技术的发展史1976 年美国太空署征求微重力场实验项目, 英国ICI 公司(帝国化学工业公司) 的Ramshaw 教授等做了化工分离单元操作———蒸馏、吸收等过程中微重力场和超重力场影响效应的研究，他们发现微重力场使控制多相流体动力学行为的浮力因子Δρg接近于零,使相间的相对运动速度降低,不但对传质没有任何好处,反而极大地削弱了传质过程。
而且在几乎没有重力的情况下，液体表面的张力将起主导作用，*通讯联系人: 陈建峰, 北京化工大学Email: chenjf@液体凝聚在一起，组分基本上得不到分离。
超重力分离技术解读
超重力气-固接触技术的突出特点主要表现在以下3个方面: a. 在超重力流化床中，由于重力场强度和流化速度均可调 节,因此可将流化速度控制在鼓泡速度之下操作，从而获得 良好的流化质量。
b. 在超重力条件下,由于颗粒有效重力增加，因而流化时气 固之间的相互作用(相对速度)大大增强，从而使其传质传热 速率远高于传统流化床。
动、强混合以及界面急速更新的情况下与气体以极大的相 对速度在弯曲孔道中逆向接触,极大地强化了传质过程。超 重力技术被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性 技术,被誉为“化学工业的晶体管”和“跨世纪的技术”
气相经气体进口管由切向引入转子外腔,在气体压 力的作用下由转子外缘处进入填料。液体由液体进 口管引入转子内腔,经喷头淋洒在转子内缘上。进 入转子的液体受到转子内填料的作用,周向速度增 加,所产生的离心力将其推向转子外缘。在此过程 中,液体被填料分散、破碎形成极大的、不断更新 的表面积,曲折的流道加剧了液体表面的更新。这 样,在转子内部形成了极好的传质与反应条件。液 体被转子抛到外壳汇集后经液体出口管离开超重机。 气体自转子中心离开转子,由气体出口管引出,完成 传质与反应过程。
离心力场(超重力场) 被用于相间分离,无论在日常生活还是 在工业应用上,都已有相当长的历史。但为一项特定的手段 用于传质过程的强化,引起工业界的重视是70 年代末出现的 “Higee”, 这是英国帝国化学公司的ColinRamshaw 教授领 导的新科学小组提出的专利技术。它的诞生最初是由设想
用精馏分离去应征美国太空署关于微重力条件下太空实验 项目引起的。70 年代末至80 年代初,英国帝国化学工业公司 ( ICI) 连续提出被称之为“Higee”的多项专利。利旋转填 料床中产生的强大离心力———超重力,使气、液的流速及 填料的比表面积大大提高而不液泛。液体在高分散、高湍
超重力精馏技术
填料式内部结构图
填料中逆流接触进行传质传热。
3
超重力精馏设备
气液通量可得到极大 提高 , 气体、液体通量可 相应增大到很大而不产生
持液量比较小 , 液体在转
子内的停留时间很短 , 适合处
理一些热敏性、昂贵或者有毒 的物料。
液泛。
填料式 特点
1
在相同的操作条件下 , 与常用的板式塔、填料 塔相比 , 传质单元高度可 降低1~2个数量级,体积传 质系数可提高 1~3 个数量 级 , 设备的体积可缩小 10 倍以上。
存在, 基本的气液传质单元是液膜与液滴 , 这也
是超重力精馏过程与传统精馏过程的本质区别。
与传统 精馏的 区别
3
超重力精馏设备
填料式
它是由转子、液体分布器和外壳组成的。机器
的核心部分是转子, 其主要作用是固定和带动填料 旋转, 实现良好的流体接触和微观混合。精馏过程 中 , 流体在超重力精馏设备中的流动形式为 : 蒸汽 从超重力精馏设备气体入口进入设备的外腔 , 在压 力的作用下自填料的外侧穿过旋转的填料进入设备 的内腔 , 然后从位于设备顶部的气体出口流出 ; 液 体由位于中央的一个静止分布器射出后 , 进入旋转 填料的内侧, 受离心力与摩擦力的双重作用向外甩 出填料 , 经外壳收集后 , 从液体出口排出 ; 气液在
质速率相比较传统塔器设备提高 1~3 个数量级，极大得强化了微观混合和传质过程。
2
超重力精馏原理
2
超重力精馏原理
从本质上讲 , 超重力精馏过程与传统精馏过
程不同的是 : 在传统精馏过程中最基本的气液传
质单元是气泡 ; 而在超重力精馏过程中 , 填料内 只有液膜、液滴与流满填料空间的气相 , 无气泡
超重力对生物学影响的研究现状
超重力对生物学影响的研究现状随着科技的不断进步，我们对宇宙的认知越来越深入，而超重力作为重力的一种特殊形式，与很多领域有着密切的联系。
其中，生物学领域也不例外。
研究表明，超重力对生物体有着诸多影响，这些影响的深度和程度受很多因素制约。
本文将从影响途径、实验手段、生物学对象等方面，探讨超重力对生物学的研究现状。
一、超重力的影响途径超重力作为一种非自然的重力形式，对生物体的影响途径有多种。
首先，超重力会对细胞的形态和结构产生影响。
超重力下，细胞膜和质膜可能发生变形，导致细胞内外物质交换受阻，细胞的代谢和生长等生命活动也会受到影响。
其次，超重力对生物体的骨骼和肌肉造成的影响更为显著。
超重力会大大增加骨骼和肌肉的负荷，进而导致骨骼和肌肉失去原有的功能，甚至引发病理变化。
大量研究表明，长时间处于超重力环境中的宇航员，普遍会发生骨质疏松、肌肉萎缩等现象。
此外，超重力还会影响生物的生长发育和行为。
实验表明，在超重力下，动物的生长速度和体重增长率都会显著减缓，甚至停止。
同时，动物受到超重力刺激后，行为也会出现明显的变化。
尤其是在超重力过大的环境下，动物往往会出现行为失调、运动障碍等问题。
二、超重力实验手段超重力对生物的影响已成为生物学领域研究的重要课题。
为了更好地了解超重力对生物的影响途径和机制，科学家们不断改进实验手段，直接对超重力进行仿真模拟实验。
这些实验手段包括：1. 离心机实验：这是目前应用最为广泛的一种超重力模拟手段。
离心机模拟实验通过不断加速离心机，使生物体受到一定的超重力刺激。
其最大优点在于该实验设备操作简单、操作范围广，能够模拟多种超重力环境，是目前生物学超重力模拟实验的主要手段之一。
2. 飞行器实验：这是一种最接近真实超重力环境的仿真实验。
通过载人或无人飞行器搭载设备，直接进入太空环境进行实验。
由于受到太空环境的限制，该实验一般规模较小、费用较高，但能够更真实地模拟超重力环境。
3. 磁悬浮实验：这是一种基于物理原理模拟超重力的实验手段。
超重力反应器原理
超重力反应器原理超重力反应器是一种利用超重力场来促进化学反应的设备。
它基于物质在高加速度场中的特殊行为，通过加大重力场来加速反应速率，从而实现更高效的化学反应。
超重力反应器的原理可以通过以下几个方面来解释。
超重力场的形成是超重力反应器实现高效反应的基础。
超重力场是通过旋转容器来产生的，当容器旋转时，离心力会导致容器内部形成一个高加速度场。
这个超重力场可以达到几倍甚至几十倍于地球重力场的水平，从而显著加快化学反应的进行。
超重力场对反应物的混合和传质起到重要作用。
在超重力场中，反应物受到的离心力会使其在容器内产生强烈的对流运动，从而增强了反应物之间的混合和传质。
这种强大的对流效应可以使反应物更快地相互接触，提高反应速率，同时也能够避免反应物在容器内沉积或分层，保证反应物处于均匀的反应环境中。
超重力场还能够影响反应物的分子结构和性质。
在超重力场中，分子受到的离心力会改变其构象和分子间相互作用力的平衡。
这种结构和性质的变化可以使分子更易于发生反应，从而提高反应速率和选择性。
例如，超重力场可以使化学键的断裂和形成更容易发生，有利于反应物之间的化学反应。
超重力反应器还可以通过调节超重力场的大小和反应器的温度来控制反应的进行。
超重力场的大小可以通过旋转容器的转速来调节，而温度可以通过加热或冷却系统来控制。
这样，可以根据不同的反应需求和反应物的特性，优化超重力反应器的工作条件，实现更高效的反应过程。
超重力反应器的原理在很多领域都有广泛的应用。
例如，在有机合成中，超重力反应器可以用于加速复杂有机分子的合成反应，提高产率和选择性。
在材料科学中，超重力反应器可以用于合成特殊结构和性质的材料，如纳米材料和功能材料。
在生物技术中，超重力反应器可以用于促进酶催化反应和细胞培养，提高产量和效率。
总结起来，超重力反应器利用超重力场来促进化学反应的原理是通过增加重力场来加速反应速率，并通过对混合、传质、分子结构和温度的调节来控制反应的进行。