微反應器的設計與應用

第1章 微流體的移動現象
1.1基礎知識002
1.1.1無量綱數及相似准則002
1.1.2量綱分析方法003
1.1.3尺度效應004
1.2微流體的流動005
1.2.1微通道內流體的速度分布005
1.2.2微通道的壓損006
1.2.3微通道特有的流動現象007
1.3微流體的傳熱008
1.3.1微通道內流體的溫度分布008
1.3.2微通道內熱交換過程009
1.3.3微通道內增強傳熱效果的方法011
1.4微流體的傳質012
1.4.1通量和費克定理012
1.4.2擴散方程式013
1.4.3氣液、液液界面之間的傳質過程013
參考文獻014

第2章 微流體的混合
2.1宏觀混合與微觀混合016
2.1.1微觀混合對化學反應的影響018
2.1.2預混合對化學反應的影響019
2.2混合操作021
2.2.1攪拌操作021
2.2.2微混合023
2.2.3微混合器的分類023
2.3基於微團尺度的微混合器設計027
2.3.1微團尺度027
2.3.2微混合器的設計過程028
2.4T形微混合器的設計030
2.4.1T形微混合器的簡化模型030
2.4.2T形微混合器的優化設計033
2.4.3設計案例分析033
2.5Y形微混合器的設計035
2.5.1混合性能評價方法036
2.5.2Y形微混合器結構參數設計036
2.5.3Y形微混合器混合效果的強化設計039
2.6微混合器的應用與實踐040
2.6.1基於微流控芯片的免疫凝集檢測技術的應用041
2.6.2氣動微閥在DNA雜交反應中的應用043
參考文獻045

第3章 微反應器的設計與應用
3.1微反應器的特點048
3.1.1層流特性048
3.1.2比表面積特性049
3.1.3微反應器適合反應類型的特征050
3.1.4微反應器的利用局限051
3.2常規反應器的設計051
3.2.1反應器設計基礎051
3.2.2反應器設計的基本衡算式053
3.2.3管道式平推流反應器的設計054
3.3微反應器的設計055
3.3.1微反應器的混合性能055
3.3.2微反應器的設計思想055
3.3.3微反應器的設計方法056
3.4非等溫微反應器的設計063
3.5微反應器的應用066
3.5.1微反應器中常用的流體驅動技術066
3.5.2適合微反應器的均相化學反應068
參考文獻070

第4章 微通道中的液液異相系操作
4.1乳化液滴的制備072
4.1.1液滴直徑分布的支配因素分析075
4.1.2微通道設計077
4.1.3微液滴的應用080
4.2微萃取082
4.2.1微萃取系統的結構和評價指標083
4.2.2萃取通道內微結構的設計084
4.3相轉移反應085
4.3.1微反應器通道寬度和流速對流型的影響087
4.3.2微反應器通道結構的優化設計088
4.4基於彈狀流分析的微反應器設計089
4.4.1混合前反應物配置方式對混合速率的影響091
4.4.2彈狀流截面形狀對混合速率的影響091
4.4.3彈狀流直徑和長度對混合速率的影響093
4.4.4混合速率與無量綱數Peclet數的關系093
參考文獻096

第5章 微反應器在微粒制備中的應用
5.1微粒的形成機理099
5.1.1超溶解度曲線與成核過程099
5.1.2微粒生長過程100
5.1.3LaMer圖101
5.2擴散混合型微反應器的設計（Ⅰ）103
5.2.1成核區域的計算104
5.2.2影響成核區域的要素分析107
5.3擴散混合型微反應器的設計（Ⅱ）108
5.3.1微反應器的結構和特征109
5.3.2微粒生成的機理分析110
5.3.3微反應器操作條件對微粒直徑和分布的影響111
5.3.4微反應器結構參數對微粒直徑和分布的影響114
5.4微反應器在納米顆粒制備中的應用117
5.4.1實驗設計及相關理論117
5.4.2實驗結果分析及實驗改進118
5.4.3微波輻射在納米顆粒制備中的應用119
參考文獻120

第6章 催化反應在微反應器中的設計與實現
6.1催化反應的機理122
6.2液固相催化反應在微反應器中的應用——反應器設計125
6.2.1微反應器中催化劑的放置125
6.2.2微反應器類型對催化反應進程的影響127
6.2.3微反應器尺寸對催化反應結果的影響130
6.3液固相催化反應在微反應器中的應用——優化操作132
6.3.1流段配置方式對不可逆平行反應的影響134
6.3.2流段配置方式對可逆平行反應的影響135
6.3.3流段配置方式對串聯平行反應的影響135
6.4氣固相催化反應在微反應器中的應用——催化劑137
6.4.1微型反應器中催化劑非均勻分布對制氫過程的影響138
6.4.2催化塗層種類分布對制氫過程的影響143
6.5氣固相催化反應在微反應器中的應用145
6.5.1基於無量綱參數的微反應器設計146
6.5.2費托合成催化微反應器的應用151
參考文獻156

第7章 微反應器系統的設計
7.1系統設計的基本流程158
7.2微反應器的形狀優化設計161
7.2.1最優壓損條件下的微反應器形狀設計161
7.2.2流量一致性條件下的微反應器形狀設計162
7.2.3考慮溫度分布的微反應器形狀設計165
7.3微反應器系統的控制167
7.3.1全流量控制和差壓控制168
7.3.2差壓控制的不同模式169
7.4一個典型微反應器系統的設計172
7.4.1Andrussov過程合成HCN的工藝開發試驗173
7.4.2Andrussov過程的開發研究174
7.4.3Andrussov過程的概念設計175
7.5微反應器系統的產業化177
參考文獻181