Side-Tee混合器内微观混合行为研究

选用碘化物-碘酸盐体系，利用化学探针法对Side-Tee混合器在较高雷诺数下微观混合效率进行了研究。考察了不同影响参数（如雷诺数、体积流率比、反应物浓度、粘度、管径）对Side-Tee混合器微观混合性能的影响，并用离集指数来表征其微观混合特性。结果表明，雷诺数大于12000后碘化物-碘酸盐反应体系对混合器内微观混合状况不敏感。基于团聚模型，估算出Side-Tee混合器在实验条件下的微观混合时间为3×10^-5～3×10^-4s。表明这一型式的反应器对于快速反应尤其是纳米材料制备过程具有替代传统搅拌槽反应器的优势。

微通道反应器微观混合效率的实验研究

采用碘化物-碘酸盐体系作为平行竞争反应体系,利用化学探针法对Y型和T型微通道反应器的微观混合性能进行了研究。实验探讨了反应物浓度、体积流量、体积流量比等条件对微通道反应器微观混合效率的影响。结果表明,不同结构的微通道反应器有不同的H+浓度范围,Y型微通道为0.02～0.06mol/L;T型微通道为0.06～0.08mol/L。此外,反应物浓度的减小(尤其是关键组分H+浓度的减小),体积流量的增大及体积流量比的减小均有利于微观混合效率的改善;小流量下,T型微通道的微观混合效率明显优于Y型,但当体积流量增大到一定值时,两种微通道反应器的微观混合性能基本相当。

管式填料床反应器内的湍流微观混合研究

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系研究了管式填料床反应器内的湍流微观混合。通过沿程取样分析来考察离集指数(XS)沿反应器轴向位置的分布。实验结果表明,反应物在管式填料床反应器内的离集主要发生在反应物开始相遇的区域且随着流速的增加离集状况得到明显改善。在实验基础上,采用团聚(Incorporation)模型计算得到管式填料床反应器的微观混合时间tm在1×10?3s到4×10?3s之间,明显小于搅拌槽反应器内的微观混合时间。相对于搅拌槽反应器,管式填料床反应器更适合于快速反应。同时研究表明,丝网填料的加入能提高微观混合效率。

旋转填充床微观混合的沿程实验研究

微观混合的研究对于更好地认识和处理一些受其影响的快速反应过程(聚合、结晶等)具有重要的指导意义。通过设计一台能实现沿程取样的旋转填充床,同时通过采用一种平行竞争微观混合体系-碘化物-碘酸盐反应体系,考察了填料的不同径向位置离集指数的分布及各操作参数对旋转填充床微观混合效率的影响。本文第一次从实验上证实了旋转填充床填料的端效应区在强化微观混合方面的重要作用,系统的总结了各操作参数对微观混合的影响。与其他反应器相比,旋转填充床具有更好的微观混合效率。

Lightnin静态混合器内微观混合及强化特性

选取碘化物-碘酸盐平行竞争反应为工作体系,采用组分输运模型对Lightnin静态混合器(LSM)内的微观特性进行了数值研究。结果表明:数值预测结果与实验结果误差为6.16%。在充分湍流状态下(雷诺数为3000~7000),物料进入旋流元件后其旋流强度沿流程呈正弦周期分布且旋流强度峰值逐渐右移,流道内的离心力调控致使元件两侧产生的反向对称涡心逐渐向管壁侧演化。轴向距离(z)与混合元件长度(l)的比值(z/l)为2时,微观混合与空管段对比提高了95.65%~96.18%。入口尺寸即氢离子入口直径(d)与管径(D)的比值(d/D)为0.7时,微观混合效率离集指数(X_(S))最小。入口H^(+)和IO_(3)^(-)、I-及缓冲溶液的体积流量比(V_(B)/V_(A))为4时的微观混合特性相比,V_(B)/V_(A)为6,8,10和12时的微观混合特性分别提高了6.7%,10%,12%和13.3%。对雷诺数、入口H^(+)浓度和入口尺寸这3种因素进行正交实验发现,入口尺寸对微观混合特性的影响大于其他两种因素。

撞击流反应器微观混合性能的研究

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系，对撞击流反应器内的微观混合特性进行了研究。考察了进料速率、氢离子浓度、撞击角度等因素对离集指数的影响规律，估算了撞击流反应器内的微观混合时间。结果表明：撞击角度在30°～180°范围以内，离集指数随着撞击角度的增加而下降；在实验范围流速以内（0．64～4．68m／s），随着溶液A流率的逐渐增大而减小。与常用的搅拌反应器相比，撞击流反应器具有优良的微观混合性能，更适合于快速反应过程。

多级定转子连续分散混合器内的微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系，对多级定转子连续分散混合器内（CRS）的微观混合特性进行了实验研究，得到了流量、转速、浓度、体积比等因素对离集指数的影响规律。结果表明该体系对H^＋浓度比较敏感，在转速为3000～6800r／min范围内，离集指数随转速增加而下降；在低操作转速下，随着流量增加，离集指数先迅速减小后缓慢增加。与常见的搅拌反应器相比，多级定转子连续分散混合器具有优良的微观混合性能，特别适合于快速反应过程。

连续高速分散混合器内的微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对连续高速分散混合器（CRS）内的微观混合特性进行了研究,着重考察了加料时间、转子转速、定子结构等因素对产物分布的影响规律。结果表明：CRS内微观混合特征时间在1.48×10^-4～1.48×10^-5s范围内,远小于常规的搅拌反应器。在转速为1200～1800 r/min范围内,离集指数随转速增加而上升;转速超过1800 r/min之后离集指数则随转速增加而下降。