微化工過程中的傳遞現(xiàn)象.pdf

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1、工藝與設(shè)備建材與裝飾2013年7月微化工過程中的傳遞現(xiàn)象張金霞（浙江建業(yè)化工股份有限公司浙江省建德市311604）摘要：微化工技術(shù)在我國已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，本文主要對微化工技術(shù)進(jìn)行了介紹，對氣--液兩相流體的流動(dòng)和傳質(zhì)進(jìn)行了簡明扼要的闡述，進(jìn)一步證明微通道研究的重要性。關(guān)鍵詞：微化工技術(shù)；傳遞；微通道；兩相流；微反應(yīng)器中圖分類號：TK124文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1673-0038（2013）20-0178-02隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出并得到廣泛的認(rèn)可，科學(xué)液微反應(yīng)器在氣-液吸收、氣-液-固三相催化反應(yīng)等過程中的應(yīng)技術(shù)不斷的發(fā)展

2、與進(jìn)步，微化工技術(shù)就是在20世紀(jì)90年代順用非常廣泛。應(yīng)這種潮流而出現(xiàn)的。微化工技術(shù)是對微機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想2.1氣-液兩相流動(dòng)和化學(xué)化工的基本原理的有機(jī)結(jié)合以及延伸，并成功將集成電目前，對微化工技術(shù)的研究還處在對氣-液兩相流流型特征路和微傳感技術(shù)成功應(yīng)用到其中的一種高新技術(shù)，涉及多個(gè)學(xué)的研究階段，雖然不同的專家學(xué)者對于氣-液兩相流型的定義不科和多種技術(shù)。微化工技術(shù)以其特有的特點(diǎn)，例如：安全性高、控同，但是都大同小異，如果是根據(jù)流型之間的相似性進(jìn)行命名的制性高、集成度強(qiáng)等，在我國的化學(xué)化工中應(yīng)用較為廣泛，且前話，那么就可以分為以下幾個(gè)

3、流型：泡狀流和Taylor，這兩個(gè)流型景一片光明。的表面張力可控制力非常強(qiáng)；攪拌流和Taylor-環(huán)狀流，這兩個(gè)流現(xiàn)階段，微化工技術(shù)的應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新等方面發(fā)展良好，已型處于過渡區(qū)域；分散流和環(huán)狀流，這兩個(gè)流型的慣性力都是可經(jīng)成為化學(xué)化工領(lǐng)域的典型代表，并逐漸形成了一門新的學(xué)科，以控制的。影響氣-液兩相流體流動(dòng)狀況的原因有很多種，主要是也就是說我國圍繞著微化工技術(shù)又新開辟出了為化學(xué)工程與技由通道的入口結(jié)構(gòu)、通道壁面性質(zhì)、氣-液兩相流體的表觀速度、術(shù)的一個(gè)嶄新的學(xué)科。微化學(xué)工程主要是針對微化工系統(tǒng)內(nèi)部液體表面黏度等方面的參數(shù)決定的。通道尺

4、寸微細(xì)化，以及化工中的微型設(shè)備和設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的特流型內(nèi)部的特征與傳統(tǒng)尺寸通道所具備的的特征存在著很征和規(guī)律。雖然微化工技術(shù)在我國已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用和發(fā)大的差異，主要是由于微通道內(nèi)的表面張力不斷增強(qiáng)、絕大多數(shù)展，但是在我國工業(yè)之中的應(yīng)用還面臨著很多的問題和不足，從的流動(dòng)是在層之間等決定的，流型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的行為也不能用對微通道中的各種化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究的過程中就會(huì)發(fā)現(xiàn)微化工傳統(tǒng)尺度通道中的流型轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)方程式和傳統(tǒng)尺度通道中比較技術(shù)研究過程中使用的設(shè)備的參數(shù)以及操作條件都會(huì)對微化工適用的模型來進(jìn)行說明和解釋。例如，Triplett等人專門

5、針對1mm技術(shù)研究的結(jié)果產(chǎn)生巨大的影響，這主要是取決于設(shè)備在微化的圓形微通道中的空氣-水之間的兩相流動(dòng)特性進(jìn)行了研究與考工的研究過程中的反應(yīng)時(shí)間、導(dǎo)熱時(shí)間、傳質(zhì)時(shí)間等，這幾個(gè)時(shí)察，并在空氣-水兩相流動(dòng)的表觀氣速和表觀液速的基礎(chǔ)上，提出間對于微化工技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用存在著非常大的影響。了空氣-水的流型圖；Akbar等人對微通道內(nèi)的空氣-水之間的混1微化工技術(shù)合物的流型數(shù)據(jù)的圓面和近圓面等方面進(jìn)行了全面的分析和系微化工技術(shù)一直占據(jù)著化學(xué)化工的前沿領(lǐng)域，它是以微反統(tǒng)的總結(jié)，并以此為基礎(chǔ)，提出與空氣-水兩相表觀有密切關(guān)系的應(yīng)器、微混合器、微換

6、熱器、微分離器等設(shè)備的成功應(yīng)用為特征Weber數(shù)We的流型圖。的，專門針對微化工的“三傳一反”為主要研究對象，運(yùn)用超精細(xì)對微反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與操作的過程中還有一個(gè)非常重的設(shè)計(jì)思維，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工技術(shù)的高效、安全、低耗、控制性強(qiáng)等要的參數(shù)，那就是氣-液兩相流動(dòng)過程中的壓降，一般情況下，都特點(diǎn)的目的，這也是國內(nèi)外專家學(xué)者對微化工技術(shù)研究的最主是在傳統(tǒng)的分相流和均相流等模型的基礎(chǔ)之上，對微通道內(nèi)所存要內(nèi)容。在的流型進(jìn)行壓降數(shù)據(jù)的預(yù)測和分析。在分相流的模型中，如果微化工系統(tǒng)主要是指對反應(yīng)、分離、混合、換熱等裝置進(jìn)行氣-液兩相完全不存在著混合，

7、而是它們在通道內(nèi)都是處于獨(dú)立精密加工制造，并結(jié)合微結(jié)構(gòu)的作用，形成微米尺度的強(qiáng)化和分狀態(tài)進(jìn)行流動(dòng)的，那么在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上，Lockhart-Martinelli離等反應(yīng)的過程，與傳統(tǒng)尺度的系統(tǒng)相比較而言來說的話，微化（L-M）建立的關(guān)聯(lián)式是最為科學(xué)和常用的，Lockhart-Martinelli工系統(tǒng)具有它們不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如：熱質(zhì)傳遞速度快、耗能（L-M）的關(guān)聯(lián)式中，氣-液兩相之間的摩擦壓降都是用氣、液各自低、集成度高、可控制性強(qiáng)等特點(diǎn)，對于強(qiáng)放、吸熱等反應(yīng)的等溫的流動(dòng)摩擦壓降的單相函數(shù)進(jìn)行表示的，換句話也就是說，氣-液操作、易

8、燃易爆化合物的合成、劇毒化合物的現(xiàn)場合成等操作都兩相的摩擦乘子與Martinelli的參數(shù)X之間的關(guān)系。能夠在短時(shí)間內(nèi)完成，被廣泛的應(yīng)用到化學(xué)化工以及工業(yè)的生2.2微通道內(nèi)氣-液傳質(zhì)產(chǎn)中。微通道內(nèi)的氣-液兩相與傳統(tǒng)尺度的