Grundsätze und Anwendungs bereich des Mikro kanals

Release Time:

2024-05-03

Mikro kanäle, auch als Mikro kanal wärme tauscher bekannt, sind Wärme tauscher mit kanal äquivalenten Durchmessern von 10-1000 μm. Diese Wärme tauscher verfügen über Dutzende feiner Strömungs kanäle in einem Flach rohr, die an beiden Enden des Flach rohrs mit kreisförmigen Verteilern verbunden sind. In den Verteilern werden Leit bleche installiert, um die Wärme tauscher kanäle in mehrere Prozesse zu trennen. Im Vergleich zur traditionellen chemischen Produktion haben Mikro kanäle ein erhebliches Entwicklungs potenzial und umfangreiche Anwendungs aussichten in der Fein chemie. Lassen Sie uns also gemeinsam Mikro kanäle aus verschiedenen Aspekten untersuchen.

 

Ich. Mikro kanal reaktoren verstehen

Einführung in Mikro kanal reaktoren

Im Wesentlichen ist ein Mikro kanal reaktor eine Art Rohr reaktor mit kontinuierlichem Durchfluss. Es umfasst Mischer, Wärme tauscher, Reaktors teuerungen und andere Anforderungen an chemische Einheiten. Derzeit kann die Gesamt struktur von Mikro kanal reaktoren in zwei Typen unterteilt werden: Eine ist eine integrale Struktur, die sich in Form von Gegenstrom-oder Gegenstrom wärme tauschern manifestiert und Operationen mit hohem Durchsatz in einer Volumen einheit ermöglicht. In einer integralen Struktur kann nur ein Operations schritt gleichzeitig durchgeführt werden, und diese entsprechenden Geräte werden letztendlich verbunden, um ein komplexes System zu bilden. Der andere Typ ist eine geschichtete Struktur, die aus einem Stapel von Modulen mit unterschied lichen Funktionen besteht, wobei eine Operation in einer Schicht und eine andere Operation in einer anderen Schicht ausgeführt wird. Der Flüssigkeits fluss in den verschiedenen Schicht modulen kann durch intelligente Umleitung geräte gesteuert werden, um einen höheren Durchsatz zu erzielen. Einige Mikro kanal reaktoren oder-systeme werden typischer weise parallel betrieben, um einen höheren Durchsatz zu erzielen.

 

II. Grundsätze von Mikro kanal reaktoren

Mikro reaktoren beziehen sich haupt sächlich auf kleine Mehr kanal reaktoren mit Kanal größen im Sub mikron-und Sub millimeter bereich, die unter Verwendung von Oberflächen wissenschaften und Mikro fabrikat ion stech no logien hergestellt werden. Die Kanal größe von Mikro reaktoren liegt nur im Sub mikron-und Sub millimeter bereich. Mikro reaktoren haben im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Geräten überlegene Wärme-und Stoff übertragungs eigenschaften, was sie besonders für Experimente mit hoher Wärme freisetzung und schnellen Reaktionen geeignet macht. Das Verständnis der Prinzipien von Mikro reaktoren ist für viele von Interesse.

Das Konzept der mikro chemischen Technologie stammt aus herkömmlichen Wärme übertragungs mechanismen. Bei laminarer Strömung innerhalb eines kreisförmigen Rohrs ist der Wärme übergangs koeffizient h bei konstanter Wandte mperatur umgekehrt proportional zum Rohr durchmesser d, wie aus Formel (1) hervor geht. In ähnlicher Weise ist für die laminare Strömung innerhalb eines kreisförmigen Rohrs der Stoff übergangs koeffizient kc umgekehrt proportional zum Rohr durchmesser, wenn die Konzentration der Komponente A an der Rohrwand konstant bleibt (Formel (2)). Da die Strömung innerhalb von Mikro kanälen haupt sächlich eine laminare Strömung beinhaltet, die haupt sächlich auf molekularer Diffusion beruht, um eine Flüssigkeits mischung zu erreichen, wie in der Formel (3) gezeigt, ist die Misch zeit t proportional zum Quadrat der Kanals kala. Die Verringerung der charakter is tischen Größe des Kanals erhöht nicht nur die spezifische Oberfläche erheblich, sondern verbessert auch die Übertragungs eigenschaften des Prozesses erheblich.

 

Nein = hd/k = 3,66 (1).

Sh = kc/DAB = 3,66 (2)

T = d 2/DAB(3)

 

Hier ist Nu die Nusselt-Zahl, Sh ist die Sherwood-Zahl und D ist der Diffusions koeffizient. Chemische Reaktionen, die in chemischen Prozessen durchgeführt werden, werden durch die Übertragungs rate oder die intrinsische Reaktions kinetik oder beides gesteuert. Für sofortige und schnelle Reaktionen werden sie, wenn sie in herkömmlichen Reaktions geräten durchgeführt werden, durch die Übertragungs rate gesteuert. In mikros ka ligen Reaktions systemen werden aufgrund der signifikanten Erhöhung der Übertragungs rate die Reaktions raten solcher Prozesse stark erhöht.

 

 

Bei langsamen Reaktionen, die haupt sächlich durch intrinsische Reaktions kinetik gesteuert werden, besteht eines der wichtigsten Mittel zur Intensiv ierung des Prozesses darin, die intrinsische Reaktions geschwindigkeit zu erhöhen, die normaler weise durch Erhöhen der Reaktions temperatur oder Ändern der Prozess betriebs bedingungen erreicht wird.

 

Gegenwärtig gehören die meisten industriellen Anwendungen von Kohlen wasserstoff nitrierung reaktionen zur Kategorie der mittel-langsamen Reaktions prozesse mit Reaktions zeiten von mehreren zehn Minuten bis zu Stunden. In Mikro reaktoren kann adiabatische Nitrierung verwendet werden, und eine gleichzeitige Änderung der Prozess bedingungen kann die Reaktions zeit auf Sekunden verkürzen. Somit können theoretisch fast alle Reaktions prozesse intensiviert werden.

 

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