微通道反应器是广泛使用的微反应器,通过光刻、蚀刻和机械加工的方法可以方便地在硅片、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料上制作尺寸各异的微通道。根据流体的加入方式不同,微通道反应器又分为T型、水力学聚焦、同轴环管和几何结构破碎等多种类型。
相对于传统反应器,微反应器内流体的流动和分散尺度要小1~2个数量级,这使得微反应器具备了很多优异的性能,而微流体的引入也使得微反应器内流动、传递规律和常规设备相比发生了一定的变化。
微尺度流体间的作用力和多相流流型单一液相流体在微反应器内的流动规律仍然满足连续介质模型,连续性方程和N-S方程对于液相微流体仍然是适用的,因此目前对于微反应器内的液体单相流流动行为研究还比较少,但是对微尺度下以液相为主的多相流的研究却发展十分迅速。在微反应器内影响多相流流动行为的作用力相对于常规反应设备发生了一定变化,在微尺度下黏性力、惯性力和界面张力是主要的作用力,重力的作用比这些力小1~5个数量级,Ca数、We数是描述微尺度流动的重要的无因次准数。在微反应器内基本上不存在搅拌桨等动力输入设备,因此在微反应器内液滴或者是气泡的破碎、聚并规律也主要取决于流体自身黏性力、惯性力和界面张力的作用。在微反应器内这几种作用力的大小和作用方向可以通过微结构的结构形式、反应器壁面的浸润性和实验的操作条件来调控。例如,通过调整微通道的进料方式和流体与壁面的接触角,就能够控制微通道内是哪一相分散、分散的尺度是多少等影响反应过程的关键参数。
