振动流微反应器破解微反应器中颗粒集合和沉降

来源：米乐体育app官方网站下载安卓版    发布时间：2024-12-29 23:17:48

　　微反应器在化学范畴十分重视，但处理含固体颗粒的多相体系仍具应战。液-固两相体系在化学进程中常见，保持固体颗粒均匀悬浮、防止聚会、堆积和阻塞是要害。反应器阻塞是杂乱进程，包含颗粒沉降、再悬浮、集合和阻塞四个阶段，会导致活动阻力添加、流体混合不均、生产率下降、产品质量下降和设备损坏等问题。

　　现有办法有引进分段和液滴流技能、改进微反应器内壁功能、引进流体动力集合技能和耦合外力场办法等，但这一些办法存在一些限制，如液-液体系难以经过液滴流技能别离、超声增强会导致整个反应器振动等。

　　振动流技能经过周期性振动增强流体活动状况，条件在工程运用中相对简单完成，可促进液-固两相体系中的流体活动，增强反应器内的湍流程度，处理微反应器中颗粒集合和沉降问题。

　　试验设备：包含直管微反应器或螺旋管微反应器、振动泵、打针泵、压力测验体系和高速成像体系。

　　模型参数和边界条件：进口流体速度由净重量和振动重量组成，运用 FLUENT求解方程。

　　直管微反应器中振动对速度场的影响：无振动时，速度场散布规矩，无漩涡；有振动时，速度添加，流体扰动增强，但无漩涡，存在返混现象。

　　图1：无振动的直管微反应器内部速度矢量散布（Q=0.2 mL·min−1）

　　螺旋管微反应器中振动对速度场的影响：无振动时，有必定曲率和少数漩涡，能促进固体颗粒悬浮；有振动时，漩涡可周期性构成和损坏，对流体活动有重要影响。频率和振幅对速度场也有影响，频率添加，漩涡更显着，但会导致轴向分散；振幅添加，漩涡强度和标准添加，有利于固体颗粒悬浮。

　　图2：直管微反应器内部振动速度矢量散布（χo = 111.4 mm，f = 4

　　无振动时：有显着堆积现象和较大压降，活性炭颗粒在重力效果下堆积在底部，导致混合不均。

　　有振动时：堆积和聚会现象改进，压降下降，堆积速率减慢，但由于无漩涡生成，堆积仍存在。

　　无振动时：有少数漩涡促进径向分散，改进堆积现象，但漩涡强度弱，活性炭颗粒仍会聚会。

　　有振动时：聚会行为削减，压降改变斜率趋于陡峭，堆积现象得到必定的改进，当振动强度满足时，聚会和堆积现象根本消除。

　　无振动时：先产生堆积，然后颗粒集合构成桥接结构，阻塞反应器，桥接阻塞在三氯蔗糖结晶进程中起主导效果。

　　有振动时：必定强度的振动可缓解堆积和桥接现象，但由于无漩涡，仍不能防止堆积。

　　有振动时：显着的漩涡可促进固体颗粒悬浮，损坏桥接结构，消除堆积和桥接行为。

　　规划了微标准振动流反应器（MOFR），提出了堆积阻塞机制和桥接阻塞机制及相应处理方案。

　　(1)直管微反应器无振动时，颗粒堆积在底部；有振动时，堆积速率下降，但仍存在堆积；

　　(2)螺旋管微反应器无振动时，堆积现象因少数漩涡而改进，但仍有聚会现象；有振动时，当振动强度满足大，颗粒聚会现象消除。

　　(1)直管微反应器无振动时，堆积层呈现后构成桥接，阻塞反应器；有振动时，桥接行为缓解但仍存在；

　　(2)螺旋管微反应器无振动时，漩涡可缓解堆积和桥接现象，但仍存在；有振动时，当振动强度满足大，桥接结构被损坏，堆积层溶解。