文 献 综 述

摘要：随着社会的进步，人类在资源和能源方面的需求越来越大，资源和能源的大量需求促使人们在资源开发和资源有效利用两个方向上不断探索。其中有效利用原材料和能源的化学工艺强化意味着化学反应器的小型化，微流体流动是近年来工业技术领域常遇见的现象，其流动规律及其机理的研究成为近年来的研究热点。本课题主要通过实验，对Y型微通道内的单相工质进行研究，观测不同的液态工质在微通道内的流动形态，分析其流动规律。

关键词：Y型微通道 单相流 流动特性

引言：近年来微流体技术的快速发展，已经在化学、医药及生命科学等领域上形成具有革命性的冲击，其主要优势是高效、安全。微结构反应堆（MSR）是一种通道结构良好且内径在10-500μm范围内的系统。由于通道直径较小，MSR的比表面积较高（约1000#12316;50000㎡ / msup3;），传热系数可以达到较高的传热性能25,000W /（㎡#183;K）。此外，热交换器通常集成在反应器内，能够有效控制高强度放热或吸热反应。因此，微反应器能够强化快速强放热或吸热反应来进行有机金属的合成。这些优点都推动微反应器的研究并且将其应用于生产化学品的用途，这是近年来一个不断上升的趋势。

1、微通道中两相流体的流型

微通道中的流体动力学。受控的流体根据流体动力学允许降低压降，改善传质并促进产物从反应混合物中分离。液 - 液两相流界面的共同模式是”段塞流”和”平行流”。在团状流的情况下，已知有两种不同流体之间的传质机制：（a） 内部循环发生在每个段塞内；（b）相邻块之间的梯度导致相之间的扩散。 在平行流模式的情况下，流动是层流的，两相之间的分子转移只能通过扩散发生。

微通道中流体的流型是由多个实验参数共同控制的，如线速度，相的比例，流体性质，微反应器的通道几何形状和建筑材料，所有这些参数必须同时考虑。由于微结构器件是主要应用于反应体系，与流体动力学直接相关，因此传质尤为重要。平行流和活塞流为多相化学反应形成了良好的传质环境。已经有科学家研究过流体流过微通道时产生的内部循环，并且开发了流体块之间传质的数值模型

Y型和T型玻璃微反应器中的液 - 液两相流动模式

在Y形微反应器中，水和甲苯体系所有体积流量下的流动形式都为平行流动。在水相中加入NaOH增加了水的粘度，密度，界面张力导致所有流速下观察到的都为活塞流。加入酸对有机物的影响也在研究，然而，CCl3COOH可溶于水并通过界面扩散，影响水相的性质。三氯乙酸增加了水的密度和粘度，但与NaOH相比，降低了水和甲苯之间的界面张力，导致在所有流速下观察到的都是平行流动。根据所报告的水/空气表面张力的数据，通过外推法计算对应于酸和碱添加的界面张力的值。对于T形微反应器，进行相同的实验。水/甲苯体系形成了一个塞流，通过加入NaOH来稳定。 CCl3COOH的加入产生两种类型的流动模式。平行流动随着线速度的增加而出现。主要参数的变化是线速度和界面张力。结果显示增加了界面张力有利于团状流动，并且界面张力的减小导致平行流动。平行流动也随着线速度的增加而被观察到。这些实验证实流体的物理性质影响观察到的流动模式。

基于毛细管和雷诺数的流型分析