微通道反應器是廣泛使用的微反應器,通過(guò)光刻、蝕刻和機械加工的方法可以方便地在硅片、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料上制作尺寸各異的微通道。根據流體的加入方式不同,微通道反應器又分為T(mén)型、水力學(xué)聚焦、同軸環(huán)管和幾何結構破碎等多種類(lèi)型。
相對于傳統反應器,微反應器內流體的流動(dòng)和分散尺度要小1~2個(gè)數量級,這使得微反應器具備了很多優(yōu)異的性能,而微流體的引入也使得微反應器內流動(dòng)、傳遞規律和常規設備相比發(fā)生了一定的變化。
微尺度流體間的作用力和多相流流型單一液相流體在微反應器內的流動(dòng)規律仍然滿(mǎn)足連續介質(zhì)模型,連續性方程和N-S方程對于液相微流體仍然是適用的,因此目前對于微反應器內的液體單相流流動(dòng)行為研究還比較少,但是對微尺度下以液相為主的多相流的研究卻發(fā)展十分迅速。在微反應器內影響多相流流動(dòng)行為的作用力相對于常規反應設備發(fā)生了一定變化,在微尺度下黏性力、慣性力和界面張力是主要的作用力,重力的作用比這些力小1~5個(gè)數量級,Ca數、We數是描述微尺度流動(dòng)的重要的無(wú)因次準數。在微反應器內基本上不存在攪拌槳等動(dòng)力輸入設備,因此在微反應器內液滴或者是氣泡的破碎、聚并規律也主要取決于流體自身黏性力、慣性力和界面張力的作用。在微反應器內這幾種作用力的大小和作用方向可以通過(guò)微結構的結構形式、反應器壁面的浸潤性和實(shí)驗的操作條件來(lái)調控。例如,通過(guò)調整微通道的進(jìn)料方式和流體與壁面的接觸角,就能夠控制微通道內是哪一相分散、分散的尺度是多少等影響反應過(guò)程的關(guān)鍵參數。
