所謂超重力指的是在比地球重力加速度大得多的環(huán)境下，物質(zhì)所受到的力。在地球上，實(shí)現(xiàn)超重力場的最簡便方法是通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而實(shí)現(xiàn)。在超重力場中，氣-液、液-液、液-固兩相傳質(zhì)比在地球重力場中大上百倍至萬倍，相間的巨大剪切力和快速更新的相界面，使傳質(zhì)速率比在地球重力場中高出1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，微觀傳質(zhì)和分離過程得到極大強(qiáng)化。超重力技術(shù)是強(qiáng)化多相流傳遞及反應(yīng)過程的新技術(shù)，在國內(nèi)外受到廣泛的重視，由于它的廣泛適用性以及具有傳統(tǒng)設(shè)備所不具有的體積小、重量輕、能耗低、易運(yùn)轉(zhuǎn)、易維修、安全、可靠、靈活以及更能適應(yīng)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),使得超重力技術(shù)在環(huán)保和材料生物化工等工業(yè)領(lǐng)域中有廣闊的商業(yè)化應(yīng)用前景。

　　1.超重力技術(shù)原理

　　超重力工程技術(shù)的基本原理是利用超重力條件下多相流體系的獨(dú)特流動(dòng)行為，強(qiáng)化相與之間的相對(duì)速度和相互接觸，從而實(shí)現(xiàn)高效的傳質(zhì)傳熱過程和化學(xué)反應(yīng)過程。獲取超重力的方式主要是通過轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備整體或部件形成離心力場，涉及的多相流體系主要包括氣-固體系和氣-液體系。

　　1.1超重力場氣-固接觸技術(shù)的特點(diǎn)

　　眾所周知，傳統(tǒng)重力場條件下，實(shí)現(xiàn)氣-固體系加工過程的典型設(shè)備是各種重力流化床(圖1) 。然而，由于重力場的限制，傳統(tǒng)流化床同時(shí)也表現(xiàn)出許多固有缺陷，如:大顆粒的騰涌、小顆粒的夾帶、粘結(jié)、大氣泡的存在造成氣體短路從而導(dǎo)致氣固分布不均大大降低了系統(tǒng)內(nèi)的傳質(zhì)傳熱和化學(xué)反應(yīng)速率等。為此，前蘇聯(lián)學(xué)者首先提出了超重力(離心)流化床概念

　　相對(duì)于傳統(tǒng)重力場,超重力氣-固接觸技術(shù)的突出特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面:

　　a. 在超重力流化床中，由于重力場強(qiáng)度和流化速度均可調(diào)節(jié),因此可將流化速度控制在鼓泡速度之下操作，從而獲得良好的流化質(zhì)量。

　　b. 在超重力條件下,由于顆粒有效重力增加，因而流化時(shí)氣固之間的相互作用(相對(duì)速度)大大增強(qiáng)，從而使其傳質(zhì)傳熱速率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)流化床。

　　c. 近年來，隨著超細(xì)粉體技術(shù)的發(fā)展， Gel-dart C類顆粒或超細(xì)顆粒的流態(tài)化加工過程成為科技界和工業(yè)界的關(guān)注熱點(diǎn)[ 2 ] ,但這類顆粒由于粘附性強(qiáng),流化時(shí)易形成穩(wěn)定溝流,因而難以流態(tài)化。但在超重力條件下,氣固之間的剪切力大為增強(qiáng)，有可能克服顆粒之間的團(tuán)聚力,從而促進(jìn)聚式流態(tài)化向散式化的轉(zhuǎn)變,從而改善超細(xì)顆粒的流化質(zhì)量。

　　此外,超重力流化床還有操作氣速范圍寬、不怕振動(dòng)、空間布置靈活并能夠在重力場外(太空) 操作等優(yōu)點(diǎn)。