微通道反應器設備根據其主要用途或功能可以細分為微混合器,微換熱器和微通道反應器。由于其內部的微結構使得微通道反應器設備具有極大的比表面積,可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微通道反應器有著(zhù)*的傳熱和傳質(zhì)能力,可以實(shí)現物料的瞬間均勻混合和高效的傳熱,因此許多在常規反應器中無(wú)法實(shí)現的反應都可以微通道反應器中實(shí)現。
微通道反應器的微型化并不僅僅是尺寸上的變化,更重要的是其幾何特性決定了微通道反應器內流體的傳遞特性,并進(jìn)而導致它具有溫度控制好、反應器體積小、轉化率和收率高及安全性能好等一系列超越傳統反應器的*的*性。
1、傳熱特性
微通道反應器狹窄的微通道增加了溫度梯度,再加上大的比表面積,大大強化了微通道反應器的傳熱能力。在微換熱器中,傳熱系數比傳統換熱器的傳熱系數值至少大一個(gè)數量級。
2、傳質(zhì)特性
微通道反應器狹窄的微通道縮短了質(zhì)量傳遞的距離和時(shí)間。對于微混和器來(lái)說(shuō),傳遞時(shí)間和傳遞距離的二次方成正比。這就意味著(zhù)減小通道尺寸將大大縮短擴散時(shí)間。
3、動(dòng)量傳遞特性
由于微通道反應器微通道當量直徑的數量級為微米,而在工業(yè)生產(chǎn)中管道內流體邊界層厚度的數量級通常為10-3m。當流體分別流經(jīng)當量直徑為50μm的微通道和直徑為50mm的管道,在流速相同的情況下,微通道內的流體流動(dòng)雷諾質(zhì)數非常小,通常為幾百到幾十之間,甚至更小,粘滯力相對于慣性力而言較大。微通道反應器內的流體流型為層流,反應物的混合只能通過(guò)擴散完成。