被动式微反应器的设计及其混合性能研究

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被动式微反应器的设计及其混合性能研究

收稿日期：2025-01-20 修回日期：2025-03-14 接受日期：2025-03-18

DOI:10.20078/j.eep.20250403

摘要：微反应器凭借优异的混合性能和高效的传质特性，广泛应用于化工生产、药物合成及能源转化等多个领域。围绕微通道结构设计，深入研究了被动式微反应器强化传质的内在机理，设计了蝶形通道、特斯拉通道、蛇形通道和人字槽通道4种微反应器结构，并对其混合性能进... 展开+

摘要：微反应器凭借优异的混合性能和高效的传质特性，广泛应用于化工生产、药物合成及能源转化等多个领域。围绕微通道结构设计，深入研究了被动式微反应器强化传质的内在机理，设计了蝶形通道、特斯拉通道、蛇形通道和人字槽通道4种微反应器结构，并对其混合性能进行了系统研究。采用数值模拟与实验测试相结合的方法，以混合效率（η）、离集指数（Xs）等关键参数为评价指标，具体研究了雷诺数（Re）、流体黏度等因素对混合效率和压降能耗的影响规律，并揭示了不同微通道结构在强化传质中的内在机理。其中，蝶形通道通过设置障碍物实现流体的高效分散与重组；特斯拉通道通过回流装置实现流体碰撞和流场交错；蛇形通道通过弯曲流道引发流速差和二次流动；人字槽通道通过内壁沟槽生成横向二次对流。这些通道结构显著增强了微反应器的混合性能。进一步研究表明，随着雷诺数增加，微反应器中流体的传质模式逐渐由分子扩散主导转变为对流传质主导。旨在为高效微反应器通道结构的设计和优化提供理论支撑和实验依据，具有重要的实际应用参考价值。 收起-

作者：

刘蓉蓉
张仕凯
陈磊
陈东^*

作者简介

第一作者：刘蓉蓉（2000—），女，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要研究方向为微化工、纳米材料。E-mail：22227097@zju.edu.cn
通讯作者：陈东（1983—），男，福建龙岩人，研究员，主要研究方向为微流控、微化工、生物材料。E-mail：chen_dong@zju.edu.cn

单位

浙江大学能源工程学院

关键字

被动式微反应器
微通道结构设计
传质强化
数值模拟
混合效率
微流控

基金项目

国家自然科学基金资助项目（22278352）

引用格式

刘蓉蓉, 张仕凯, 陈磊, 陈东. 被动式微反应器的设计及其混合性能研究[J/OL].能源环境保护: 1-9[2025-04-14].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250403.
LIU Rongrong, ZHANG Shikai, CHEN Lei, CHEN Dong. Design and Mixing Performance of Passive Microreactors:Simulation and Experimental Study[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-9[2025-04-14].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250403.

LIU Rongrong, ZHANG Shikai, CHEN Lei, CHEN Dong. Design and Mixing Performance of Passive Microreactors: Simulation and Experimental Study[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-9[2025-04-14].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250403.

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