组合反应器制备微细粉体材料过程中反应-流动耦合机制与调控

基本信息
批准号:21576141
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:杨晓钢
学科分类:
依托单位:宁波诺丁汉大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李光,陈律名,薛晨阳,董斌,EZEH COLLINS IZUCHUKWU
关键词:
组合反应器可控制备流体动力与化学反应耦合微细粉体颗粒
结项摘要

Characteristics of fluid dynamics in the reactors has a significant impact on the formation of the micro-sized particles when applying such reactors for the manufacture of the particles. A novel experimental reactor system, which consists of an ultra-sonic intensified impinging jetting micro-reactor (UIJR) and a Taylor-Couette reactor (TC), will be introduced to prepare particles and to investigate the effect of hydrodynamics on particle formation during the reaction precipitation process. The flow dynamic behavior of these two reactors will be studied experimentally and numerically, and the particles will be then prepared on different flow fields which will be acquired by carefully adjusting the operating parameters and alternating the internal structures of the reactors. It is expected that the quantitative relationships between the key hydrodynamic factors for characterizing the reactors and particle properties will be formulated, especially the relationship correlating the parameters that can be used to characterize the particle size distribution to the parameter that is used to characterize the flow field will be found, fundamentally revealing the effect of hydrodynamics on the reaction precipitation process. In addition, a model which is used for the prediction of the agglomerated particle size will be proposed through the simplification of the population balance equations describing particle size distribution, and the synergistic mechanism highlighting the effect of chemical and hydrodynamic factors on the particle agglomeration and breakup will be explored. The research outcomes from the currently proposed project will be beneficial to the fundamental understanding of the influence of the reactor fluid dynamics on particle formation, and will provide physical insights into the controllable manufacture of high performance micro fine particle materials.

反应器中的流场特性对微细粉体颗粒的形成起着至关重要的作用,本项目拟构建超声波强化撞击微反应器和泰勒-库特流反应器,在实验和数值模拟研究反应器流体动力学行为的基础上,将两个反应器进行有机组合,深入研究流体动力学因素对沉淀过程的作用机理。项目将通过变化组合反应器操作条件和反应器结构来调控反应器内的流场特性,系统研究流体动力学对粉体粒度和形貌等特性的影响,确定影响颗粒形成的关键因素,建立颗粒属性与流体动力学参数间的定量关系,特别是颗粒尺度分布与流场分布的关系,揭示流体动力学对反应沉淀过程的作用机理。并从粒数平衡模型出发,建立颗粒聚结体尺寸预测模型,揭示流体动力学和化学条件对颗粒聚结和破碎的协同作用规律。本项目的研究结果对于理解反应器内流体流动对颗粒形成过程的影响具有重要的理论意义,并为可控制备高新能微细粉体和开发新型反应器技术提供理论依据和实验基础

项目摘要

反应器中的流场特性对微细粉体颗粒的形成起着至关重要的作用。本项目通过构建超声波强化撞击微反应器和泰勒-库特流反应器,在实验和数值模拟研究反应器流体动力学行为的基础上,将两个反应器进行有机组合,深入研究流体动力学因素对沉淀过程的作用机理。项目将通过变化组合反应器操作条件和反应器结构来调控反应器内的流场特性,系统研究流体动力学对粉体粒度和形貌等特性的影响,确定影响颗粒形成的关键因素,建立颗粒属性与流体动力学及化学反应过程动力学间的定量关系,特别是颗粒尺度分布与流场分布的关系,揭示流体动力学对反应沉淀过程的作用机理。并从粒数平衡模型出发,建立颗粒聚结体尺寸预测模型,揭示流体动力学和化学条件对颗粒聚结和破碎的协同作用规律。本项目的研究结果对于理解反应器内流体流动对颗粒形成过程的影响具有重要的理论意义,并为紊流剪切可控制备高新能微细粉体和开发新型反应器技术提供理论依据和实验基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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