本文關(guān)鍵詞：微混合器的混合性能實(shí)驗(yàn)研究及其應(yīng)用與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 分離再結(jié)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(dòng)型微混合器

【摘要】：微流體系統(tǒng)可以明顯強(qiáng)化“三傳一反”過程,近年來在化學(xué)工業(yè)、生物制藥等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)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(guān)系到后續(xù)化學(xué)反應(yīng)中目標(biāo)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(xué)者的關(guān)注與研究,成為化工研究的熱點(diǎn)之一。本文利用碘化物-碘酸鹽快速平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)對(duì)分離再結(jié)合型和內(nèi)交叉指型微混合器的微觀混合性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)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(duì)微混合器離集指數(shù)的影響,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了理論分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)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(jié)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(shí)的0.2132和0.2284減小為雷諾數(shù)為3100時(shí)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(dāng)體積流量比為1時(shí),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(shí)分離再結(jié)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(chǔ)上,采用混合性能較好的分離再結(jié)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(jié)合型微混合器可以在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)合成液的均勻混合,其混合效果比傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器的好。合成出的ZSM-5分子篩相對(duì)結(jié)晶度增大、比表面積增大。總進(jìn)料流量為28mL/min時(shí)相對(duì)結(jié)晶度為100%,比表面積為235.6681 m2/g。在充分研究分離再結(jié)合型微混合器微觀混合機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出了一種基于參數(shù)化曲線設(shè)計(jì)的新型被動(dòng)式微混合器,為增加擾動(dòng)且使流體在微流道中產(chǎn)生分離再結(jié)合的效果,所設(shè)計(jì)的微混合器采用了內(nèi)置阻塊的結(jié)構(gòu)。并通過數(shù)值模擬研究了所設(shè)計(jì)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(duì)微混合器混合性能均有影響。計(jì)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(zhǎng)度為3273μm)的混合指數(shù)都在0.9以上,特別的當(dāng)Re=50時(shí),混合指數(shù)超過0.95,表明該結(jié)構(gòu)的微混合器在Re介于0.1～80間,都有很好的混合性能。
【關(guān)鍵詞】：分離再結(jié)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(dòng)型微混合器
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.71
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻(xiàn)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(yīng)用16-19
• 1.3.1 微混合器的優(yōu)勢(shì)16-18
• 1.3.2 應(yīng)用領(lǐng)域18-19
• 1.4 本論文的研究思路與內(nèi)容19-21
• 2 分離再結(jié)合型和內(nèi)交叉指型微混合器微觀混合性能的實(shí)驗(yàn)研究21-34
• 2.1 前言21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原理和方法21-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑21-23
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)原理23-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)步驟25-28
• 2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制25-26
• 2.3.2 微觀混合性能的測(cè)定26
• 2.3.3 適宜[H~+]濃度確定26-28
• 2.4 操作條件對(duì)微混合器微觀混合性能的影響28-33
• 2.4.1 Re對(duì)微觀混合性能的影響29-31
• 2.4.2 待混合物流進(jìn)料體積流量比對(duì)微觀混合性能的影響31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 微混合器在ZSM-5分子篩制備中的應(yīng)用34-46
• 3.1 前言34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑35-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器35
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑35-36
• 3.2.3 表征儀器36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(duì)ZSM-5分子篩合成的影響38-40
• 3.6 總進(jìn)料體積流量對(duì)ZSM-5分子篩合成的影響40-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 4 一種新型平面型被動(dòng)微混合器的設(shè)計(jì)46-63
• 4.1 前言46
• 4.2 微混合器結(jié)構(gòu)46-48
• 4.2.1 幾何結(jié)構(gòu)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(biāo)49
• 4.4 網(wǎng)格剖分與求解器設(shè)置49-51
• 4.4.1 網(wǎng)格剖分49-50
• 4.4.2 求解器設(shè)置50
• 4.4.3 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)50-51
• 4.5 阻塊排列方式對(duì)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(duì)混合指數(shù)的影響59-61
• 4.7 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：797816