H2SO4/C4体系在微通道中液滴流动的流体动力学模拟特性

《Chemical Engineering & Technology》：The Hydrodynamic Simulation Characteristics of Droplet Flow of H2SO4/C4 System in a Mini-Channel

微型反应器两相流中重力效应研究。采用计算流体力学模型分析硫酸/C4烃在微通道中不同流向的流动特性，发现垂直向下流动有利于C4液滴形成，其轴向速度呈现M型分布，涡旋驱动界面更新并伴随周期性形变，界面扰动显著提升酸-烃两相系统质量传递效率。

　　

摘要

微型反应器具有便于运输、操作简单、成本低廉以及易于扩展等优点。在密度差异较大的液-液两相系统中，重力在微型通道内流体流动的动力学特性形成过程中起着重要作用。通过计算流体动力学模型研究了硫酸/碳4（H?SO?/C?）体系在微型通道中的流动特性，并考察了不同流动方向下的重力效应。研究结果表明，垂直向下流动方向更有利于碳4液滴的形成。碳4液滴表现出M形的轴向速度分布、由涡流驱动的界面更新现象以及具有周期性形状变化的蠕动运动。流动过程中界面的变形和扰动能够显著增强酸-碳4两相体系的质量传递效率。这些发现加深了人们对微型设备中重力效应在多相流动中作用机制的基本理解。