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第1章 微流体的移动现象2

1.1 基础知识2

1.1.1 无量纲数及相似准则2

1.1.2 量纲分析方法3

1.1.3 尺度效应4

1.2 微流体的流动5

1.2.1 微通道内流体的速度分布5

1.2.2 微通道的压损6

1.2.3 微通道特有的流动现象7

1.3 微流体的传热8

1.3.1 微通道内流体的温度分布8

1.3.2 微通道内热交换过程9

1.3.3 微通道内增强传热效果的方法11

1.4 微流体的传质12

1.4.1 通量和费克定理12

1.4.2 扩散方程式13

1.4.3 气液、液液界面之间的传质过程13

参考文献14

第2章 微流体的混合16

2.1 宏观混合与微观混合16

2.1.1 微观混合对化学反应的影响18

2.1.2 预混合对化学反应的影响19

2.2 混合操作21

2.2.1 搅拌操作21

2.2.2 微混合23

2.2.3 微混合器的分类23

2.3 基于微团尺度的微混合器设计27

2.3.1 微团尺度27

2.3.2 微混合器的设计过程28

2.4 T形微混合器的设计30

2.4.1 T形微混合器的简化模型30

2.4.2 T形微混合器的优化设计33

2.4.3 设计案例分析33

2.5 Y形微混合器的设计35

2.5.1 混合性能评价方法36

2.5.2 Y形微混合器结构参数设计36

2.5.3 Y形微混合器混合效果的强化设计39

2.6 微混合器的应用与实践40

2.6.1 基于微流控芯片的免疫凝集检测技术的应用41

2.6.2 气动微阀在DNA杂交反应中的应用43

参考文献45

第3章 微反应器的设计与应用48

3.1 微反应器的特点48

3.1.1 层流特性48

3.1.2 比表面积特性49

3.1.3 微反应器适合反应类型的特征50

3.1.4 微反应器的利用局限51

3.2 常规反应器的设计51

3.2.1 反应器设计基础51

3.2.2 反应器设计的基本衡算式53

3.2.3 管道式平推流反应器的设计54

3.3 微反应器的设计55

3.3.1 微反应器的混合性能55

3.3.2 微反应器的设计思想55

3.3.3 微反应器的设计方法56

3.4 非等温微反应器的设计63

3.5 微反应器的应用66

3.5.1 微反应器中常用的流体驱动技术66

3.5.2 适合微反应器的均相化学反应68

参考文献70

第4章 微通道中的液液异相系操作72

4.1 乳化液滴的制备72

4.1.1 液滴直径分布的支配因素分析75

4.1.2 微通道设计77

4.1.3 微液滴的应用80

4.2 微萃取82

4.2.1 微萃取系统的结构和评价指标83

4.2.2 萃取通道内微结构的设计84

4.3 相转移反应85

4.3.1 微反应器通道宽度和流速对流型的影响87

4.3.2 微反应器通道结构的优化设计88

4.4 基于弹状流分析的微反应器设计89

4.4.1 混合前反应物配置方式对混合速率的影响91

4.4.2 弹状流截面形状对混合速率的影响91

4.4.3 弹状流直径和长度对混合速率的影响93

4.4.4 混合速率与无量纲数Peclet数的关系93

参考文献96

第5章 微反应器在微粒制备中的应用99

5.1 微粒的形成机理99

5.1.1 超溶解度曲线与成核过程99

5.1.2 微粒生长过程100

5.1.3 LaMer图101

5.2 扩散混合型微反应器的设计（Ⅰ）103

5.2.1 成核区域的计算104

5.2.2 影响成核区域的要素分析107

5.3 扩散混合型微反应器的设计（Ⅱ）108

5.3.1 微反应器的结构和特征109

5.3.2 微粒生成的机理分析110

5.3.3 微反应器操作条件对微粒直径和分布的影响111

5.3.4 微反应器结构参数对微粒直径和分布的影响114

5.4 微反应器在纳米颗粒制备中的应用117

5.4.1 实验设计及相关理论117

5.4.2 实验结果分析及实验改进118

5.4.3 微波辐射在纳米颗粒制备中的应用119

参考文献120

第6章 催化反应在微反应器中的设计与实现122

6.1 催化反应的机理122

6.2 液固相催化反应在微反应器中的应用——反应器设计125

6.2.1 微反应器中催化剂的放置125

6.2.2 微反应器类型对催化反应进程的影响127

6.2.3 微反应器尺寸对催化反应结果的影响130

6.3 液固相催化反应在微反应器中的应用——优化操作132

6.3.1 流段配置方式对不可逆平行反应的影响134

6.3.2 流段配置方式对可逆平行反应的影响135

6.3.3 流段配置方式对串联平行反应的影响135

6.4 气固相催化反应在微反应器中的应用——催化剂137

6.4.1 微型反应器中催化剂非均匀分布对制氢过程的影响138

6.4.2 催化涂层种类分布对制氢过程的影响143

6.5 气固相催化反应在微反应器中的应用145

6.5.1 基于无量纲参数的微反应器设计146

6.5.2 费托合成催化微反应器的应用151

参考文献156

第7章 微反应器系统的设计158

7.1 系统设计的基本流程158

7.2 微反应器的形状优化设计161

7.2.1 最优压损条件下的微反应器形状设计161

7.2.2 流量一致性条件下的微反应器形状设计162

7.2.3 考虑温度分布的微反应器形状设计165

7.3 微反应器系统的控制167

7.3.1 全流量控制和差压控制168

7.3.2 差压控制的不同模式169

7.4 一个典型微反应器系统的设计172

7.4.1 Andrussov过程合成HCN的工艺开发试验173

7.4.2 Andrussov过程的开发研究174

7.4.3 Andrussov过程的概念设计175

7.5 微反应器系统的产业化177

参考文献181