微反应技术在含能材料连续安全合成中的应用与发展

含能材料广泛应用于兵器工业、航空航天及民用建设等领域。其合成过程复杂、危险性高,传统釜式反应工艺难以满足产品质量和过程安全控制的要求。微反应技术具有热质传递速率高和安全性好等优点,在含能材料领域具有广阔的发展前景。为此,本文从微反应技术基本原理、含能化合物合成、含能颗粒材料制备和超声微反应器四方面展开综述,基于化学工程视角,阐释微化工技术在含能材料领域的应用特点。同时,总结并展望了技术领域的研究难点与未来发展方向,包括反应动力学/热力学、高黏/含固流体混合强化、反应放大与智能系统、三废处理及如何与人工智能等新兴学科结合等问题。

“定位”式课堂签到对工程教育认证持续改进的启示——以“化学反应工程”课程为例

加强课堂教学管理是保障教学质量的重要环节。以西北大学化工学院“化学反应工程”课堂教学过程管理为例,对传统课堂考勤进行了新探索,证实“定位”式课堂签到在信息化时代具有重要存在价值,不仅可以实现准确快速考勤,改善课堂学风,而且“定位”轨迹和学习效果之间的“定位”效应是关注学生课程学习状态,改进课堂教学方式、教学内容等有效依据。实践证明,“定位”式课堂签到是强化教学过程管理的有效措施,对于开展工程教育认证持续改进工作具有积极推动作用。

声化学微反应器——超声和微反应器协同强化

微反应器和声化学技术都是化工过程强化的重要手段,但都有优缺点。阐释了"声化学微反应器"的理念——微反应器和声化学技术相互集成,利用超声强化微通道内的混合、传质和预防堵塞等,同样借助微反应器实现声场和气泡场的有效调控并解决声空化过程的放大难题,实现协调强化的目的。同时,深入剖析了声化学微反应器内的声空化行为、声场和气泡场调控规律,以及多相流动体系中的混合与传质强化机制。最后展望了该领域的发展方向,并指出超声空化过程中表界面时空尺度现象和理论是实现并优化超声强化的基础。

声驱动微气泡强化微反应器内高黏体系萃取过程

针对高黏液-液体系中所存在的传质能力弱等问题,开展了在超声微反应器内导入惰性气体以强化高黏液-液萃取体系传质过程的研究。以甲苯萃取水相中香草醛过程为模型体系,研究了超声激发作用下,不同形状、尺寸气泡的振动行为,揭示了声驱动气弹与声驱动微气泡对该体系传质强化机制,为导入气体辅助超声强化高黏液体间的传质过程提供了理论基础。基于液相Reynolds数、气相Reynolds数和声能密度等参数,提出了预测超声微反应器内液-液总体积传质系数的经验关联式,预测值与实验值吻合良好。