「」化工人必看-微通道反应器的反应过程及混合过程( 三 )

图6 Xs与雷诺数的关系
分离再结合型微混合器的混合依赖于流体间沿与流层垂直方向的分割-重排-再结合过程，通过该过程流体在微通道内进行分层并产生混沌对流。其混合机理如图 7 所示。
图7 分离再结合型微混合器混合机理
当两股待混合流体通过n个串联的坡道型结构元件时，流体薄层厚度在理想情况下将变为最初的1/2n 。这使得分子扩散距离减小，接触面积增加，传质过程得到强化。
本研究所采用的内交叉指型微混合器，每股流体通过V形分布区进入狭缝状交叉型通道时被分割为多个交互的薄层，形成两种待混合流体的流动薄层周期性结构.由于分层后的流体薄层厚度非常小，通过层层相叠，增加了接触面积，加速扩散，实现快速混合。混合后的层流流体于入口流垂直的方向上离开混合器。
内交叉指型微混合器强化混合的主要原理是反应器的内部构造将待混合的两股流体分别细分成n个薄层，薄层厚度在理想情况下变为初始时的1/n ，且薄层交互接触，大大减小了分子扩散距离。
综上，分离再结合型微混合器特殊的几何结构，使得待混合流体在微通道中形成混沌对流且流体薄层厚度呈指数级减小；内交叉指型微混合器利用细分出的微流道将流体分成薄层，流体薄层厚度与微流道个数成反比，因此在n与初始流道宽度相同时，分离再结合型的流体薄层的厚度比内交叉指型小，待混合流体间的接触面积比内交叉指型大，因此分离再结合型的微观混合效果比内交叉指型好，离集指数小。
2.3待混合物流进料体积流量比对混合性能的影响
图8和9分别为待混合物流的体积流量比对分离再结合型和内交叉指型微混合器离集指数Xs的影响。由图8和9可知，在相同实验条件下，当体积流量比为1时，离集指数均最小，混合效果最好。随着体积流量比从1逐渐增大到2再到5时，离集指数足明显增大，微观混合效果变差。这是由于在维持总体积流量不变时，若两种反应物流体的体积流量比越大，势必造成其中一种流体的流量相对较小，相互混合时流体之间产生的扰动和变形程度减小，微观混合作用减弱。
图8 分离再结合型微混合器内体积流量比对Xs的影响
图9 内交叉指型微混合器内体积流量比对Xs的影响
结论
3 结论
（1）增加流体的流速，使待混合流体间体积流量接近，均能减小离集指数。所以，为达到最佳的混合效果，需保证两股进料流体体积流量相同即体积流量比为1 ，雷诺数应不小于1200 。
（2）在体积流量比为1和相同雷诺数条件下，分离再结合型微混合器的微观混合性能高于内交叉指型微混合器。

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