本文關鍵詞：微混合器的混合性能實驗研究及其應用與設計

  更多相關文章： 分離再結合型微混合器 內(nèi)交叉指型微混合器 微觀混合性能 ZSM-5分子篩 平面被動型微混合器

【摘要】：微流體系統(tǒng)可以明顯強化“三傳一反”過程,近年來在化學工業(yè)、生物制藥等領域有著廣泛應用。其中微混合器是微流體系統(tǒng)中的核心組件,微混合器中微觀混合性能的高低直接關系到后續(xù)化學反應中目標產(chǎn)物的選擇性與產(chǎn)率。因此,微混合器的混合過程與混合性能受到國內(nèi)外許多學者的關注與研究,成為化工研究的熱點之一。本文利用碘化物-碘酸鹽快速平行競爭反應對分離再結合型和內(nèi)交叉指型微混合器的微觀混合性能進行了實驗研究。實驗在適宜氫離子濃度下考察了雷諾數(shù)和待混合流股的體積流量比對微混合器離集指數(shù)的影響,并對實驗結果進行了理論分析。實驗結果表明,對所研究的兩種微混合器,雷諾數(shù)的增大有利于微觀混合性能的提高,分離再結合型微混合器和內(nèi)交叉指型微混合器的離集指數(shù)由雷諾數(shù)為78時的0.2132和0.2284減小為雷諾數(shù)為3100時的0.0035和0.00605。離集指數(shù)隨著體積流量比的增加而變大,表明微混合器的微觀混合性能變差,當體積流量比為1時,兩種微混合器的離集指數(shù)最小,微觀混合性能最好。在雷諾數(shù)介于78～3100時分離再結合型微混合器的混合效果略好于內(nèi)交叉指型微混合器。在微觀混合性能研究基礎上,采用混合性能較好的分離再結合型微混合器合成了ZSM-5分子篩,并利用XRD SEM和BET表征合成出的分子篩。研究表明分離再結合型微混合器可以在很短時間內(nèi)實現(xiàn)合成液的均勻混合,其混合效果比傳統(tǒng)釜式反應器的好。合成出的ZSM-5分子篩相對結晶度增大、比表面積增大�？傔M料流量為28mL/min時相對結晶度為100%,比表面積為235.6681 m2/g。在充分研究分離再結合型微混合器微觀混合機理的基礎上,提出了一種基于參數(shù)化曲線設計的新型被動式微混合器,為增加擾動且使流體在微流道中產(chǎn)生分離再結合的效果,所設計的微混合器采用了內(nèi)置阻塊的結構。并通過數(shù)值模擬研究了所設計混合器在Re介于0.1～80范圍內(nèi)的混合性能。阻塊的排列方式和混合單元數(shù)對微混合器混合性能均有影響。計算表明不平衡分離型微混合器的混合性能比平衡分離型微混合器的混合性能更好。在所研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi),混合單元數(shù)為5的不平衡分離型微混合器(長度為3273μm)的混合指數(shù)都在0.9以上,特別的當Re=50時,混合指數(shù)超過0.95,表明該結構的微混合器在Re介于0.1～80間,都有很好的混合性能。
【關鍵詞】：分離再結合型微混合器 內(nèi)交叉指型微混合器 微觀混合性能 ZSM-5分子篩 平面被動型微混合器
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.71
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻綜述11-21
• 1.1 微混合器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2 微混合器的微觀混合性能14-16
• 1.2.1 微觀混合14
• 1.2.2 微觀混合的研究方法14-16
• 1.3 微混合器的應用16-19
• 1.3.1 微混合器的優(yōu)勢16-18
• 1.3.2 應用領域18-19
• 1.4 本論文的研究思路與內(nèi)容19-21
• 2 分離再結合型和內(nèi)交叉指型微混合器微觀混合性能的實驗研究21-34
• 2.1 前言21
• 2.2 實驗原理和方法21-25
• 2.2.1 實驗儀器及試劑21-23
• 2.2.2 實驗原理23-25
• 2.3 實驗步驟25-28
• 2.3.1 標準曲線的繪制25-26
• 2.3.2 微觀混合性能的測定26
• 2.3.3 適宜[H~+]濃度確定26-28
• 2.4 操作條件對微混合器微觀混合性能的影響28-33
• 2.4.1 Re對微觀混合性能的影響29-31
• 2.4.2 待混合物流進料體積流量比對微觀混合性能的影響31-33
• 2.5 本章小結33-34
• 3 微混合器在ZSM-5分子篩制備中的應用34-46
• 3.1 前言34-35
• 3.2 實驗儀器與試劑35-36
• 3.2.1 實驗儀器35
• 3.2.2 實驗試劑35-36
• 3.2.3 表征儀器36
• 3.3 實驗步驟36-37
• 3.3.1 合成液的配制36-37
• 3.3.2 合成液混合37
• 3.3.3 晶化與后處理37
• 3.4 ZSM-5分子篩表征37-38
• 3.4.1 X射線衍射儀37
• 3.4.2 場發(fā)射掃描電鏡37-38
• 3.4.3 N_2物理吸附儀38
• 3.5 混合器類型對ZSM-5分子篩合成的影響38-40
• 3.6 總進料體積流量對ZSM-5分子篩合成的影響40-45
• 3.7 本章小結45-46
• 4 一種新型平面型被動微混合器的設計46-63
• 4.1 前言46
• 4.2 微混合器結構46-48
• 4.2.1 幾何結構46-48
• 4.3 數(shù)值模型與仿真條件48-49
• 4.3.1 數(shù)值模型48-49
• 4.3.2 混合性能指標49
• 4.4 網(wǎng)格剖分與求解器設置49-51
• 4.4.1 網(wǎng)格剖分49-50
• 4.4.2 求解器設置50
• 4.4.3 網(wǎng)格無關性檢驗50-51
• 4.5 阻塊排列方式對混合性能的影響51-59
• 4.5.1 低Re區(qū)52-54
• 4.5.2 中Re區(qū)54-59
• 4.5.3 高Re區(qū)59
• 4.6 混合單元數(shù)對混合指數(shù)的影響59-61
• 4.7 本章小結61-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻】

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本文編號：797816