微反應(yīng)器在微化工領(lǐng)域和醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。微通道阻塞問題是微反應(yīng)器故障的常見問題,一旦微反應(yīng)器發(fā)生阻塞故障,將導(dǎo)致反應(yīng)效率降低,生產(chǎn)成本大幅提升。在研究中,首先從微觀角度利用群體平衡模型(Population Balance Model,PBM)和經(jīng)典沉淀理論相結(jié)合,引入混合尺度的概念,以Na₂SO₄和BaCl₂溶液反應(yīng)生成BaSO₄(Barium Sulfate)顆粒的過程作為阻塞體生成的反應(yīng)背景,對(duì)在微通道內(nèi)反應(yīng)生成的阻塞體的成核、生長(zhǎng)、聚集過程進(jìn)行了建模,模擬了部分阻塞的生成過程,并應(yīng)用此模型定量分析了初始溶液濃度、混合尺度等因素對(duì)阻塞體數(shù)量密度、阻塞體大小的影響。同時(shí),根據(jù)阻塞體在微通道內(nèi)的受力情況,模擬了阻塞體在微通道內(nèi)的沉淀軌跡�？紤]在實(shí)際反應(yīng)中微通道內(nèi)溶液濃度存在微小波動(dòng)的情況下,定義了將阻塞體排出微通道所需最小流速V_off,提出了一個(gè)能夠兼顧微通道能耗和流量平穩(wěn)性的優(yōu)化問題,并求取了最優(yōu)的初始反應(yīng)溶液濃度。在該初始濃度下,既可以避免阻塞體的堆積,又兼顧微反...

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
物理量說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微通道阻塞研究現(xiàn)狀
        1.2.1 阻塞體形成過程模擬
        1.2.2 微通道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        1.2.3 阻塞體的排除
    1.3 論文的主要內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
        1.3.1 論文主要內(nèi)容
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)
第二章 阻塞體生成模型
    2.1 阻塞模型的必要性
    2.2 混合尺度模型
    2.3 微型阻塞體的聚集
    2.4 微型阻塞體在微通道內(nèi)的受力分析
    2.5 微通道內(nèi)沉積軌跡的模擬
    2.6 本章小結(jié)
第三章 阻塞體流動(dòng)與微通道結(jié)構(gòu)的關(guān)系模型
    3.1 慣性聚集原理
    3.2 Dean曳力
    3.3 本章小結(jié)
第四章 阻塞體生成模型的應(yīng)用
    4.1 初始反應(yīng)溶液濃度對(duì)阻塞體模型的影響
        4.1.1 溶液初始濃度對(duì)過飽和度的影響
        4.1.2 初始反應(yīng)物濃度對(duì)阻塞體平均粒徑的影響
    4.2 混合溶液過飽和度對(duì)阻塞體顆粒數(shù)量的影響
    4.3 溶液混合尺度的影響
        4.3.1 溶液混合尺度對(duì)溶液過飽和度的影響
        4.3.2 混合尺度對(duì)阻塞體平均粒徑的影響
    4.4 阻塞體在直管微通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)模型的計(jì)算
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于移除阻塞體的微通道結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 優(yōu)化理論背景
    5.2 最佳濃度值的求取
    5.3 微通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化
    5.4 CFD模擬計(jì)算
    5.5 仿真與結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
        6.2.1 細(xì)化流體微元的傳質(zhì)過程
        6.2.2 混合區(qū)域尺寸分布的詳細(xì)研究
        6.2.3 微阻塞體在流體中的受力情況
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 基于自然選擇的粒子群優(yōu)化算法程序
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果



本文編號(hào)：3873589