微通道反應(yīng)器是微化工技術(shù)發(fā)展過程中研發(fā)的新型反應(yīng)器產(chǎn)品，依據(jù)微化工技術(shù)著重研究的時(shí)空特征尺度的特點(diǎn)，該類型反應(yīng)器具有微米級尺寸的反應(yīng)通道。相比于傳統(tǒng)化工設(shè)備，微通道反應(yīng)器內(nèi)部通道尺寸小，流體薄層間距離極短，通過流體微團(tuán)的介觀粘性變形和分子擴(kuò)散可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物料間的快速微觀混合；微通道反應(yīng)器具有大的比表面積，流體與器壁間有充分的接觸面積，故而使換熱效率顯著提高，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程中的原位高效換熱；再者，微通道反應(yīng)器通道內(nèi)微小的持液量使得微通道反應(yīng)器具有明顯的安全性能；綜上特點(diǎn)，該類反應(yīng)器可應(yīng)用于快速混合、強(qiáng)放熱及易燃易爆的化工反應(yīng)過程，并且能顯著提高過程安全性以及實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作的過程。
微通道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特性
1、傳熱特性
反應(yīng)器中狹窄的微通道結(jié)構(gòu)增加了溫度梯度，再加上較大的比表面積故使得微通道反應(yīng)器的傳熱能力大大增強(qiáng)，傳熱系數(shù)可高達(dá)25000W/(m2·K)，比傳統(tǒng)換熱器的傳熱系數(shù)至少大一個(gè)數(shù)量級。
2、傳質(zhì)特性
對于為混合反應(yīng)器來說，船體時(shí)間和傳遞距離的關(guān)系可以用下式來描述式中，tmin—達(dá)到*混合所需的時(shí)間；
I-傳遞距離；D—擴(kuò)散系數(shù)。
混合時(shí)間與傳遞距離的二次方成正比，故微通道尺寸狹窄，微型的通道尺寸大大提高了反應(yīng)混合時(shí)間。
而對于互不相容液-液兩相流體在實(shí)際的傳質(zhì)與反應(yīng)過程中，其流動(dòng)狀態(tài)會隨傳質(zhì)、反應(yīng)深度的增加呈動(dòng)態(tài)的變化，反應(yīng)過程中將會發(fā)生流型轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象。
3、流動(dòng)特性
從微觀角度看，流體微元在軸向上存在返混現(xiàn)象，但由于微通道的軸徑比一般遠(yuǎn)大于100，故從宏觀上仍可視為平推流流動(dòng)模型，流體的返混現(xiàn)象可以忽略。同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)從微通道中流出促進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程中的可逆反應(yīng)向右移，促進(jìn)原料的反應(yīng)。
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審核編輯 黃宇