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学科主题物理化学
微通道内液-液两相传递与反应过程规律研究
赵玉潮
2008-05-08
导师袁权/陈光文
专业化学工程
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要微化工技术是现代化工领域前沿。由于设备特征尺度微细化和结构模块化,具有高效的传递性能、本征安全性及易直接放大等优点,成为研究者关注热点。本论文开展了微通道内液-液两相流动、混合、传质和反应规律研究。 以煤油和水为介质,研究了微通道内单相流体流动规律。通道特征尺度在400~600 μm范围时,微尺度内的流体流动与传统尺度下的流动规律一致。 以Villermaux-Dushman快速平行竞争反应为工作体系,研究了微通道内互溶两相流体微观混合特性。体积流量比愈接近于1,微观混合效果愈好。进出口结构尺度、体积流量比等因素对微观混合的影响取决于雷诺(Re)数与临界ReC数的相对大小。ReReC时,混合效果基本与ReC无关,达到了理想混合效果。 以煤油和水为介质,研究了微通道内互不相溶两相流动特征。在“T”型交叉点处观察到了六种流型,而在稳定流动状态下仅能观察到五种流型。基于油水两相流体的表观We数,流型图可划分为界面张力控制区、惯性力控制区、界面张力和惯性力共同作用区等三个区域。同时对分散相体积进行了预测,结果表明理论预测值与实验值吻合较好,偏差在±25%左右。 首次提出了一种精确测量微通道传质特性的实验方法——“时间外推法”,并将微通道内液-液传质过程划分为五个区域。微通道反应器的总体积传质系数较传统尺度化工设备提高了2~3个数量级。根据传质数据关联式得到的ka和实验值误差在20%以内。 研究了甲苯混酸硝化反应,结果表明微反应器能够实现硝化反应的过程安全和过程强化,反应停留时间比传统反应器缩短3~4个数量级。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/114881
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
赵玉潮. 微通道内液-液两相传递与反应过程规律研究[D]. 中国科学院研究生院,2008.
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