超重力工程技術的基本原理是利用超重力條件下多相流體系的獨特流動行為,強化相與相之間的相對速度和相互接觸,從而實現(xiàn)高效的傳質傳熱過程和化學反應過程。獲取超重力的方式主要是通過轉動設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。
氣相經氣體進口管由切向引入轉子外腔,在氣體壓力的作用下由轉子外緣處進入填料。液體由液體進口管引入轉子內腔,經噴頭淋灑在轉子內緣上。進入轉子的液體受到轉子內填料的作用,周向速度增加,所產生的離心力將其推向轉子外緣。在此過程中,液體被填料分散、破碎形成極大的、不斷更新的表面積,曲折的流道加劇了液體表面的更新。這樣,在轉子內部形成了極好的傳質與反應條件。液體被轉子拋到外殼匯集后經液體出口管離開超重機。氣體自轉子中心離開轉子,由氣體出口管引出,完成傳質與反應過程。
所謂超重力指的是在比地球重力加速度(9.8m/s2)大得多的環(huán)境下物質所受到的力。研究超重力環(huán)境下的物理和化學變化過程的科學稱為超重力科學，利用超重力科學原理而創(chuàng)制的應用技術稱為超重力技術。在地球上，實現(xiàn)超重力環(huán)境的簡便方法是通過旋轉產生離心力而模擬實現(xiàn)。這樣旋轉設備被稱為超重力機，又稱為旋轉填充床。當超重力機用于氣液多相過程時，氣相為連續(xù)相的氣液逆流接觸，又稱逆流旋轉填充床，其基本結構如圖所示。
它主要由轉子、液體分布器和外殼組成。轉子為核心部件，主要作用是固定和帶動填料旋轉，以實現(xiàn)良好的氣液接觸。超重力設備的工作原理如下：氣相經氣體進口管引入超重力機外腔，在氣體壓力的作用下由轉子外緣處進入填料。液體由液體進口管引入轉子內腔，在轉子內填料的作用下，周向速度增加，所產生的離心力將其推向轉子外緣。在此過程中，液體被填料分散、破碎形成極大的、不斷更新的微元，曲折的流道進一步加劇了界面的更新。液體在高分散、高湍動、強混合以及界面急速更新的情況下與氣體以極大的相對速度逆向接觸，極大地強化了傳質過程。而后，液體被轉子甩到外殼匯集后經液體出口管離開超重力機，氣體自轉子中心離開轉子，由氣體出口管引出，完成整個傳質和/或反應過程。
