主动式微反应器的设计及其混合性能研究

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主动式微反应器的设计及其混合性能研究

收稿日期：2025-11-04 修回日期：2026-01-15 接受日期：2026-01-17

DOI:10.20078/j.eep.20260201

摘要：微反应器因其显著优势，已在化学合成、药物生产与能源材料等多个领域实现广泛应用。在高黏度以及含固体颗粒反应体系中，被动式微反应器因其设计特性，普遍存在压降大和易堵塞的问题，限制了其实际应用。为解决该问题，将微通道放大至厘米级，开发了一种以电机... 展开+

摘要：微反应器因其显著优势，已在化学合成、药物生产与能源材料等多个领域实现广泛应用。在高黏度以及含固体颗粒反应体系中，被动式微反应器因其设计特性，普遍存在压降大和易堵塞的问题，限制了其实际应用。为解决该问题，将微通道放大至厘米级，开发了一种以电机驱动搅拌轴进行混合的新型主动式微反应器，适用于高黏度以及含固体颗粒反应体系，兼具高混合性能与高生产通量的优势。围绕搅拌结构的流动特性，设计了直叶桨、直叶桨加挡板、螺旋桨3种搅拌结构。结合计算流体力学（CFD）模拟与实验验证，以离集指数（XS）、混合效率（η）为评估指标，详细研究了时间、进口流速与搅拌转速对混合性能的影响，并对强化传质机理进行了分析。在3种搅拌结构中，直叶桨通过局部高剪切诱发径向射流强化混合过程；直叶桨加挡板通过抑制周向旋涡转化周向动量为径/轴向流动强化混合过程；螺旋桨通过轴向驱动形成贯通环流强化混合过程。研究表明，3种搅拌结构混合性能从高到低依次为直叶桨加挡板、直叶桨、螺旋桨；并且进口流速对混合效果的影响小于搅拌转速。 收起-

作者：

栗宏顺
张仕凯
李文龙
孙东鹏^*
陈东^*

作者简介

第一作者：栗宏顺（1999—），男，河北衡水人，硕士研究生，主要研究方向为微化工、催化剂筛选。E-mail：22327009@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
孙东鹏（1993—），男，河北邯郸人，博士研究生，主要研究方向为微流控系统集成与装备开发。E-mail：sun_dongpeng@zju.edu.cn

单位

浙江大学能源工程学院

关键字

主动式微反应器
搅拌结构设计
高黏度
数值模拟
混合效率
传质强化

基金项目

国家自然科学基金资助项目（22278352）;国家自然科学基金资助项目（22278352）

引用格式

栗宏顺, 张仕凯, 李文龙, 孙东鹏, 陈东. 主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: 1-10[2026-02-04]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20260201.

LI Hongshun, ZHANG Shikai, LI Wenlong, SUN Dongpeng, CHEN Dong. Design and Mixing Performance of Active Microreactors with Different Impeller Configurations[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-10[2026-02-04]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20260201.

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