微结构多通道混合器的混合性能研究

摘要

微通道混合器的微混合性能是快速反应体系（如聚合物纳米复合材料的制备）的关键影响因素之一。微混合效率是微通道混合器应用和优化的核心参数指标，吸引了大量的研究者关注。本工作设计了一种微结构多通道混合器，并利用光固化3D打印成型技术制造，该混合器具有强化混合和易于优化改进的优点。微结构多通道混合器的混合效率采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系和计算流体动力学（CFD）结合的方法进行分析，并研究多通道混合腔体内部雷诺数（R_e）对微混合效率的影响。分离指数（X_S）被用来评价微混合效率。结果表明，X_S随着R_e的增加而减少，对于低R_e时腔室中心具有低湍动强度，当R_e达到4963时，最高湍动能的区域移动到腔室的中心，实现有效混合。实验值与模拟值变化趋势一致，证明入口流速对微混合性能起到关键的作用。这项研究表明，该混合器在提高微混合效率、制造方式等方面具有优势，有望在快速反应及强化混合过程中得到应用。

关键词

微结构多通道混合器 / 计算流体动力学 / 微混合效率 / Villermaux-Dushman反应 / 分离指数