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微通道反应器特点及结构特性

1、微通道反应器特点

微通道反应器是微化工技术发展过程中研发的新型反应器产品,依据微化工技术着重研究的时空特征尺度的特点,该类型反应器具有微米级尺寸的反应通道。相比于传统化工设备,微通道反应器内部通道尺寸小,流体薄层间距离极短,通过流体微团的介观粘性变形和分子扩散可实现反应物料间的快速微观混合;微通道反应器具有极大的比表面积,流体与器壁间有充分的接触面积,故而使换热效率显著提高,可实现反应过程中的原位高效换热;再者,微通道反应器通道内微小的持液量使得微通道反应器具有明显的安全性能;综上特点,该类反应器可应用于快速混合、强放热及易燃易爆的化工反应过程,并且能显著提高过程安全性以及实现连续化操作的过程。

2、微通道反应器结构特性

2.1传热特性

反应器中狭窄的微通道结构增加了温度梯度,再加上较大的比表面积故使得微通道反应器的传热能力大大增强,传热系数可高达25000W/(m2·K),比传统换热器的传热系数至少大一个数量级[1] 。

2.2传质特性

对于为混合反应器来说,船体时间和传递距离的关系可以用下式来描述


式中,tmin—达到完全混合所需的时间;
I- 传递距离;
D—扩散系数。
混合时间与传递距离的二次方成正比,故微通道尺寸狭窄,微型的通道尺寸大大提高了反应混合时间。

而对于互不相容液-液两相流体在实际的传质与反应过程中,其流动状态会随传质、反应深度的增加呈动态的变化,反应过程中将会发生流型转捩现象。

2.3流动特性

从微观角度看,流体微元在轴向上存在返混现象,但由于微通道的轴径比一般远大于100,故从宏观上仍可视为平推流流动模型,流体的返混现象可以忽略。同时反应产物连续从微通道中流出促进实验过程中的可逆反应向右移,促进原料完全反应。
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