关于高通量被动混沌微反应器的全球及局部研发（RTD）、混合过程及传热特性的研究

《AIChE Journal?AIChE》：Investigation on global and local RTD, mixing, and heat transfer of a high-throughput passive chaotic microreactor

微反应器全局和局部RTD特性及混沌混合优化研究，通过CFD模拟与实验发现高流速（5-20 mL/min）降低RTD方差80.7%， chaotic混合使微混合时间缩短四个数量级，努塞尔数提升220.7%，实现时空均匀反应环境，成功合成尺寸分布均匀（σ=0.36μm）的Mn0.75Ni0.25CO3纳米颗粒。

　　

摘要

了解停留时间分布（RTD）以及质量/热性能对于微反应器的设计和优化至关重要。本研究通过计算流体动力学（CFD）模拟和实验，研究了混沌微反应器中的全局和局部停留时间分布，并建立了一种新的停留时间分布模型。全局停留时间分布分析表明，在5–20 mL/min的流速范围内，较高的流速能够减少通道效应和滞流现象，从而使停留时间分布的方差降低了80.7%。局部停留时间分布分析揭示了各个反应阶段具有类似连续搅拌罐反应器（CSTR）的混合特性，从而实现了快速均质化。在高流速下，增强的混沌混合效应将微观混合时间缩短了四个数量级，并显著提高了传热效率，努塞尔数（Nusselt number）增加了220.7%。优化的停留时间分布和强化的混沌混合共同营造了一个时空均匀的反应环境，使得Mn_0.75Ni_0.25CO₃微粒的高通量合成成为可能，这些微粒具有均匀的粒径分布（σ = 0.36 μm），展现了其可扩展的合成潜力。

利益冲突声明

不存在需要声明的利益冲突。