一种强化传质的S型微通道结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种强化传质的S型微通道结构，属于混合反应器技术领域。所述微通道结构包括依次连接的流体入口通道、反应通道和流体出口通道，所述反应通道包含若干个首尾相连的单体通道，所述单体通道包括相互平行的直线段、连接相邻直线段的弧形弯曲段，所述反应通道内设有扰流柱。本实用新型专利技术的微通道结构含有弧形弯曲段，可以为反应物提供足够的反应时间；同时，当反应流体流经弧形弯曲段时，会产生离心力，在离心力作用下，反应流体会出现二次流动，增强了反应物的混合效果，提高了混合效率。此外，通过在反应通道内设置扰流柱，当反应流体流过扰流柱时，会改变流形并产生漩涡，促使反应物混合的更加充分。使反应物混合的更加充分。使反应物混合的更加充分。

【技术实现步骤摘要】
一种强化传质的S型微通道结构


[0001]本技术属于混合反应器
，具体涉及一种强化传质的S型微通道结构。

技术介绍

[0002]微通道反应器是指特征尺寸在微米级范畴内的微型设备，与常规反应器相比，其具有比表面积大、传质传热效率高、返混几率小及流动状态接近平推流等优点，从而可以很精确地控制反应停留时间，使反应温度范围分布变窄，加快化学反应速率，提高化学反应的选择性，展现了高效、安全、稳定、自动化连续化生产等无可比拟的优势；因此，微通道反应器是未来发展方向之一。其中微通道的构型在一定程度上可以提高反应物料的混合效率，目前市场上微通道的构型各式各样，但很多构型一味地追求增强混合效率，导致结构过于复杂，不仅给微通道反应器的制造增加了很大的难度，而且复杂的构型带来了较大的压力降，这提高了对微通道反应器材质的要求。如中国专利CN209576646U公开了一种微通道反应器，通过在微通道内设置方向相反的螺旋桨，并在微通道内壁设置挡钮，使得流体能够得到充分的分散混合。但是该微通道反应器的结构过于复杂，不仅增加制造成本，还增加清洗难度。
[0003]此外，目前微通道形式有多种多样，例如现有的窄型或心形通道等形式，但是这些通道在混合方面会出现一些混合死区，使得在这片区域内的反应物很难连续流动，而通常微通道均包括多个这样的反应通道，一个反应通道内含有一个混合死区，容易在多个反应通道内均存在混合死区，这样整体来看，不仅减小了物料混合作用，相应降低了年产量，而且材料浪费较多，无法完成工业化微反应生产。
[0004]因此，本领域的技术人员急需研发一种结构简单，且能使反应物反应充分的微通道反应器。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本技术的目的是提供一种强化传质的S型微通道结构，该微通道结构形状简单，不仅能够保证反应通道内的反应物混合均匀，而且设计的微通道结构空间利用率高。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0007]一种强化传质的S型微通道结构，包括依次连接的流体入口通道、反应通道和流体出口通道，所述反应通道包含若干个首尾相连的单体通道，所述单体通道包括相互平行的直线段、连接相邻直线段的弧形弯曲段，所述反应通道内设有扰流柱。
[0008]本技术的微通道结构含有弧形弯曲段，一方面，与直线段相比，弧形弯曲段具有更长的路径，可以为反应物提供足够的反应时间；另一方面，当反应流体流经弧形弯曲段时，会产生离心力，在离心力作用下，反应流体会出现二次流动，增强了反应物的混合效果，提高了混合效率，使反应物混合的更加均匀。此外，本技术的微通道结构在反应通道内设有扰流柱，当反应流体流过扰流柱时，会改变流形并产生漩涡，增强传质，促使反应物混
合的更加充分。
[0009]进一步的，所述反应通道包括首段反应通道、至少1个中段反应通道、末段反应通道和多个连接通道；
[0010]所述首段反应通道、中段反应通道和末段反应通道均由若干个首尾相连的单体通道组成，且所述首段反应通道、中段反应通道和末段反应通道通过所述连接通道顺次连接；
[0011]所述首段反应通道、中段反应通道和末段反应通道之间并排设置。
[0012]本技术的反应通道包括首段反应通道、至少1个中段反应通道和末段反应通道，各段反应通道间通过连接通道连接，且呈纵向排列。与现有技术中将反应通道设置成单行相比，本技术通过将反应通道设置成多行，可以增加弧形弯曲段的个数；进而增加反应通道的长度，同时增加反应流体在反应通道内产生离心作用的次数。
[0013]进一步的，所述弧形弯曲段的形状为半圆环形。当反应流体流经半圆形，在半圆形的最低点处产生离心力，在离心力作用下，增强反应物的混合效果。
[0014]进一步的，所述扰流柱设于单体通道的直线段的两端。将扰流柱设置在直线段的两端，一方面可以方便加工，另一方面，将扰流柱设置在弧形弯曲段的前后，当流体经过扰流柱时边界条件发生改变，产生漩涡，再在弧形弯曲段的离心作用下，通过两方面共同作用进一步增强传质效果。
[0015]进一步的，所述扰流柱的形状为圆柱形，所述扰流柱垂直于流体的流动方向。
[0016]进一步的，所述扰流柱的直径为所述反应通道直径的1/2。如果扰流柱的直径过小，将无法产生漩涡，起不到增强传质的作用；如果扰流柱的直径过大，将阻碍流体的流动。
[0017]进一步的，所述流体入口通道与反应通道之间设有混合区。气体和液体在混合区进行混合。
[0018]进一步的，所述混合区与两个流体入口通道相连，所述两个流体入口通道呈T型设置并互相连通。
[0019]进一步的，所述混合区与两个流体入口通道相连，所述两个流体入口通道呈Y型设置并互相连通。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0021](1)本技术的微通道结构含有弧形弯曲段，一方面，弧形弯曲段具有更长的路径，可以为反应物提供足够的反应时间；另一方面，当反应流体流经弧形弯曲段时，会产生离心力，在离心力作用下，反应流体会出现二次流动，增强了反应物的混合效果，提高了混合效率，使反应物混合的更加均匀。此外，本技术的微通道结构在反应通道内设有扰流柱，当反应流体流过扰流柱时，会改变流形并产生漩涡，增强传质，促使反应物混合的更加充分。
[0022](2)本技术的反应通道包括首段反应通道、至少1个中段反应通道和末段反应通道，各段反应通道间通过连接通道连接，且呈纵向排列。与现有技术中将反应通道设置成单行相比，本技术通过将反应通道设置成多行，可以增加弧形弯曲段的个数；进而增加反应通道的长度，同时增加反应流体在反应通道内产生离心作用的次数。
附图说明
[0023]图1为本技术实施例1的微通道结构的主视示意图；
[0024]图2为本技术实施例2的微通道结构的主视示意图。
[0025]图中：1、流体入口通道；101、第一流体入口通道；102、第二流体入口通道；2、混合区；3、流体出口通道；4、反应通道；401、首段反应通道；402、中段反应通道；403、末段反应通道；5、扰流柱；6、连接通道。
具体实施方式
[0026]下面将结合本技术中的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中部”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化传质的S型微通道结构，其特征在于，包括依次连接的流体入口通道、反应通道和流体出口通道，所述反应通道包含若干个首尾相连的单体通道，所述单体通道包括相互平行的直线段、连接相邻直线段的弧形弯曲段，所述反应通道内设有扰流柱；所述反应通道包括首段反应通道、至少1个中段反应通道、末段反应通道和多个连接通道；所述首段反应通道、中段反应通道和末段反应通道均由若干个首尾相连的单体通道组成，且所述首段反应通道、中段反应通道和末段反应通道通过所述连接通道顺次连接；所述首段反应通道、中段反应通道和末段反应通道之间并排设置。2.根据权利要求1所述的一种强化传质的S型微通道结构，其特征在于，所述弧形弯曲段的形状为半圆环形。3.根据权利要求1所述的一种强化传质的S型微通道结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪磊，刘寅山，蒋军成，陈飞飞，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：