شبیه سازی cfd و ساخت میکرو راکتورها برای بررسی واکنش های رقابتی – موازی

در این پروژه میزان اختلاط در میکرو راکتور ها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین برای نشان دادن تاثیر تکنیک-های فزاینده روی اختلاط در کانال میکروراکتور از یک تکنیک اصطلاحا فعال مانند التراسونیک و نیز یک تکنیک غیرفعال مانند سیم پیچ فنری استفاده شد. به منظور ارزیابی میزان اختلاط صورت گرفته در مقیاس مولکولی (میکرو اختلاط) از یک واکنش رقابتی- موازی به نام villermaux-dushman استفاده گردید که با تغییر رنگ میزان اختلاط را معلوم می سازد. نتایج به دست آمده حاکی از تاثیر بالای تکنیک های فزاینده بر روی اختلاط در میکرو راکتور مجهز به این تکنیک ها نسبت به زمانی است که از یک میکرو راکتور ساده استفاده می شود. البته اگر به ترکیب دو تکنیک التراسونیک و سیم پیچ فنری به طور همزمان در میکرو راکتور روی آورده شود نتایج اختلاط رشد قابل توجه تری خواهند داشت. در جای دیگر نیز مقایسه ای میان هندسه های مختلف میکرو راکتور جهت یافتن شکل بهینه مورد تحقیق واقع شد. نتایج نشان دادند که در میان شکل های تی، وای و caterpillar، شکل تی به دلیل زاویه برخورد مناسب بهترین عملکرد را دارد، همچنین شکل سطح مقطع متقارن و نیز قطر هیدرولیکی عوامل موثر بر اختلاط هستند. علاوه بر موارد فوق تحقیقات دیگری نیز بر روی میکرو راکتور t شکل شامل زمان اختلاط، نرخ پراکندگی انرژی و زمان ماند و ارتباط این عوامل با میزان اختلاط برای نمونه انجام و نتایج حاصله ارائه گردید و داده های آزمایشگاهی از رابطه ای مستقیم بین زمان اختلاط و شاخص تفکیک خبر دادند. از طرفی نتایج بیانگر تاثیر بالای امواج التراسوند در قیاس با انرژی مصرفی کم برای تولید امواج التراسوند بودند. تمام صحبت هایی که در مورد اختلاط در مقیاس میکرو زده شد در حضور امواج التراسوند و سیم پیچ فنری توسط آزمایشی در مقیاس ماکرو نیز تایید شد و آزمایش ماکرو بهترین عملکرد را برای میکرو راکتور مجهز به التراسوند و سیم پیچ فنری ترسیم نمود. در نهایت تحلیل حرکت سیال و هیدرودینامیک آن نیز در نقطه برخورد میکرو راکتورها و در حضور سیم پیچ فنری جاسازی شده توسط شبیه سازی cfd صورت گرفت. نتایج حاصل از cfd اختلاط بسیار مناسب در نقاط برخورد دو سیال در میکرو راکتور و نیز در اطراف سیم پیچ فنری را نشان دادند. از نگاه ارقام و اعداد نیز استفاده از امواج التراسوند یا سیم پیچ فنری به تنهایی حداقل 10% و در صورت استفاده همزمان آنها در میکرو راکتور، حداقل 15% کاهش در شاخص تفکیک و بهبود اختلاط در مقایسه با میکرو راکتور ساده را به دنبال دارد. در یک جمع بندی کلی هدف از این پروژه بررسی تاثیرات شکل هندسی، غلظت اسید موجود در محیط واکنش و تکنیک های ارتقا دهنده بر اختلاط در میکرو راکتورهاست.