[发明专利]测量降膜微通道内液相成膜厚度及流体力学行为方法

说明书

本发明涉及一种利用体视显微镜测量降膜微通道内液膜厚度及流体力学行为的装置及方法。该装置包括体视显微镜、降膜微通道、注射泵、蠕动泵、冷却循环泵、恒温槽和数据采集与处理器等。测量方法为：首先采用体视显微镜对空白降膜通道进行扫描，得到通道二维截面坐标信息，并以此作为基线。然后采用注射泵对降膜系统进料，当液相达到稳定后，再次用体视显微镜对降膜通道进行数据采集，并把该结果与初次采集的基线信息进行对比，根据两次所得截面纵坐标差值即可得到表观液膜厚度值，利用降膜液体的基础物性，对膜厚进行修正后即可获得降膜通道中的液膜厚度。同时采用该装置也可实现对液相对微通道润湿行为及微通道内液相流动形态等流体力学行为的观测。该测量装置和方法具有易于安装、操作简单、无接触测量、测量精度高等优点。

技术领域

本发明涉及测量降膜微通道内液膜厚度及流体力学行为的装置与方法，尤其涉及一种利用体视显微镜测量微通道内液膜厚度及流体力学行为的装置及方法。

背景技术

降膜微反应器属气液微反应器范畴，是一种新型连续接触式气液传质设备，具有比表面积大、传递速率高、温度控制精确等优点，适用于强放热、快速反应。目前已成功应用于氟化、磺化、光催化、臭氧化等反应过程中[Jaèhnischa K, Baernsa M, Hesselb V, etal. Direct fluorination of toluene using elemental fluorine in gas/liquidmicroreactors[J]. Journal of Fluorine Chemistry, 2000; 105: 117-28；Muller A,Cominos V, Hessel V, et al. Fluidic bus system for chemical processengineering in the laboratory and for small-scale production[J]. Chemical Engineering Journal, 2005; 107(1-3): 205-14；Fabry DC, Ho YA, Zapf R, et al.Blue light mediated C–H arylation of heteroarenes using TiO2 as animmobilized photocatalyst in a continuous-flow microreactor[J]. Green Chem,2017; 19(8): 1911-8]。

降膜微反应器的传质传热特性取决于液相在降膜微通道中的成膜特性，液膜厚度及流体力学行为是其中最为重要的因数，准确获取成膜厚度数据和掌握流体力学行为对预测热质传递特性、分离特性以及反应特性都具有重要的意义。