[實(shí)用新型]一種通道流速均布的層疊型微通道反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320504838.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203540511U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁靈威;梅德慶;錢(qián)淼;婁心洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J19/00
• 分類(lèi)號(hào): B01J19/00;C01B3/32
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種微流體器件，尤其是涉及用于微化學(xué)反應(yīng)的一種通道流速均布的層疊型微通道反應(yīng)器。

技術(shù)背景

微通道反應(yīng)器是一種單元反應(yīng)界面尺度為微米級(jí)的微型化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，與常規(guī)宏觀(guān)反應(yīng)器相比，微反應(yīng)器有以下優(yōu)勢(shì)：（1）較高的比表面積，因此傳熱、傳質(zhì)得到強(qiáng)化，有利于流體的快速均勻混合以及等溫操作；（2）反應(yīng)更加安全，傳遞過(guò)程的強(qiáng)化使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程更容易控制；（3）獨(dú)特的流動(dòng)特性，其流體流動(dòng)通常為層流，具有較強(qiáng)的方向性、對(duì)稱(chēng)性和有序性，有利于對(duì)過(guò)程進(jìn)行精確的理論描述和模擬；（4）催化劑的高通量篩選。近年來(lái)，隨著微加工技術(shù)的不斷發(fā)展，微通道反應(yīng)器得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，已成為化學(xué)工程學(xué)科中一個(gè)新的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。

對(duì)一個(gè)特定的微通道反應(yīng)器，有兩個(gè)影響其性能的關(guān)鍵因素：（1）流體在微通道陣列之間的流速分布的均勻程度，（2）流體流過(guò)微通道反應(yīng)器的壓降損失。

流體在微通道陣列之間的流速分布的均勻程度直接影響到微通道反應(yīng)器的傳熱傳質(zhì)性能，均勻的流速分布有利于提高傳熱傳質(zhì)性能和反應(yīng)速率。目前大多數(shù)的微通道反應(yīng)器一般只有一個(gè)流體進(jìn)口、一個(gè)流體出口，例如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)?200580034708.8）公開(kāi)了一種均勻加熱的微通道加熱器，流體從一個(gè)進(jìn)口流入和一個(gè)出口流出，均流腔為三角形形狀。這種微通道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但是流體在微通道陣列的流速分布均勻度不高。為提高微通道的流速均布率，許多研究者對(duì)微通道反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。潘敏強(qiáng)等撰寫(xiě)論文《非等寬微通道陣列速度均布的優(yōu)化設(shè)計(jì)》（化工學(xué)報(bào)[J]，2007(09)）研究了非等寬微通道的設(shè)計(jì)，以提高微通道陣列流速均布率。

此外，流體經(jīng)過(guò)微通道反應(yīng)器的壓降損失也是衡量一個(gè)微通道反應(yīng)器效率的重要因素。壓力降過(guò)大將直接影響流路系統(tǒng)的消耗功率，降低微通道反應(yīng)器的效率。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)?201210032698.6）公開(kāi)了一種微通道換熱器的分流結(jié)構(gòu)，其使流入的流體分成若干股，最后依次分成需要的流體通道數(shù)量。該微通道換熱器有效解決了流體在微通道反應(yīng)器流動(dòng)壓力降損失過(guò)大的問(wèn)題，但是該微通道換熱器的分流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。

綜上所述，現(xiàn)有的傳統(tǒng)微通道反應(yīng)器流速分布均勻度不高，其傳熱傳質(zhì)效率受到限制，此外流體壓力損失過(guò)大，需要較高的流路系統(tǒng)功率。因此，有必要設(shè)計(jì)一種流速分布均勻度高，流體壓力降較小，傳質(zhì)傳熱效率較高的微通道反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述背景技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種通道流速均布的層疊型微通道反應(yīng)器，是一種流體分布均勻，流體壓降損失小的微通道反應(yīng)器。反應(yīng)流體通過(guò)一個(gè)進(jìn)口流入微通道陣列從兩個(gè)出口流出，提高了反應(yīng)流體在微通道陣列的流速分布均勻性，從而能有效提高微通道反應(yīng)器的反應(yīng)效率。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型包括進(jìn)口蓋板，第一反應(yīng)板，第二反應(yīng)板及出口蓋板；第一反應(yīng)板和第二反應(yīng)板交替疊置在相對(duì)放置的進(jìn)口蓋板和出口蓋板之間。

所述的進(jìn)口蓋板上面中間開(kāi)有第一反應(yīng)流體進(jìn)口，進(jìn)口蓋板下面中間開(kāi)有第反應(yīng)二流體進(jìn)口；

所述的出口蓋板下面兩側(cè)角上分別開(kāi)有第一反應(yīng)流體出口和第二反應(yīng)流體出口，出口蓋板上面兩側(cè)角上分別開(kāi)有第三反應(yīng)流體出口和第四反應(yīng)流體出口。

所述的第一反應(yīng)板上面中間開(kāi)有第一反應(yīng)流體進(jìn)口，第一反應(yīng)板下面兩側(cè)角上分別開(kāi)有第一反應(yīng)流體出口和第二反應(yīng)流體出口，第一反應(yīng)板下面中間開(kāi)有第二反應(yīng)流體進(jìn)口，第一反應(yīng)板上面兩側(cè)角上分別開(kāi)有第三反應(yīng)流體出口和第四反應(yīng)流體出口；

所述的第一反應(yīng)板的一面開(kāi)有與側(cè)面平行的微通道陣列，微通道陣列上部開(kāi)有均流分布腔，第一反應(yīng)流體進(jìn)口位于均流分布腔內(nèi)，微通道陣列下部開(kāi)有集流分布腔，第一反應(yīng)流體出口和第二反應(yīng)流體出口位于集流分布腔內(nèi)，第一反應(yīng)板的另一面為平面結(jié)構(gòu)。

所述的第二反應(yīng)板上面中間開(kāi)有第一反應(yīng)流體進(jìn)口，第二反應(yīng)板下面兩側(cè)角上分別開(kāi)有第一反應(yīng)流體出口和第二反應(yīng)流體出口，第二反應(yīng)板下面中間開(kāi)有第二反應(yīng)流體進(jìn)口，第二反應(yīng)板上面兩側(cè)角上分別開(kāi)有第三反應(yīng)流體出口和第四反應(yīng)流體出口；

所述的第二反應(yīng)板的一面開(kāi)有與側(cè)面平行的微通道陣列，微通道陣列上部開(kāi)有集流分布腔，第三反應(yīng)流體出口和第四反應(yīng)流體出口位于集流分布腔內(nèi)，微通道陣列下部開(kāi)有均流分布腔，第二反應(yīng)流體進(jìn)口位于均流分布腔內(nèi)，第二反應(yīng)板的另一面為平面結(jié)構(gòu)。

所述的第一反應(yīng)板和第二反應(yīng)板的微通道陣列面朝向相同。

本實(shí)用新型具有的有益效果：