微波辐照耦合混沌对流管式反应器多物理场研究

金光远1, 朱正山1
1中国江苏省无锡市江南大学
Publié en 2024

本文研究一种新型连续流微波反应器,将高效的微波辐射技术与混沌强化混合技术耦合。运用COMSOL软件对在雷诺数为0.1至100的混相流体的传质性能和传热性能进行数值研究,以期为未来提高连续液-液化学反应的产量提供理论依据。难点在于:微波传输的不确定性使得传统实验和理论方法难以理解能量输入-吸收关系[1-2],导致加热效率低下[3] 、加热均匀性较差[4-6]。同时,传统方法很难预测微波加热不同流体的效果,因为小的干扰和协同效应可能会导致剧烈的变化[7-11]。 本文提出了一种基于混沌对流强化的微波反应器,使用层流,电磁波,稀物质传递,流体传热等物理场,通过数值模拟理论分析,探究了反应器内流动特性、混合特性和电磁热特性。 如图1-2所示,研究在低雷诺数下(0.1 ~ 100),反应器的传热性能及其在混合方面的流体动力学性能,最终得出随着雷诺数的增加,混沌C型几何可显著改善流体混合效率和温升效率。探究反应器结构参数对微波加热、混合效果和流体流动的影响,从图3-4可得,周期长度变化不影响混沌对流的产生,且流体微波加热特性、混合特性不随周期长度线性变化,而在管道截面宽度一定时,为了避免出现高热区域以及截面高度过高使得混合效果变差,截面宽高比范围应1 ~ 3。

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