泡沫金属生物柴油反应器液液两相流混合强化机理研究

泡沫金属反应器已在生物柴油合成中表现出很好的应用前景，但其基础研究缺乏,影响了工程应用。本项目采用理论、实验和数值模拟等方法研究泡沫金属强化液液两相流的规律。基于锋面捕捉和锋面跟踪混合方法，结合液液两相流混合流场实验观察, 攻克液液两相流三维流场模拟中的难点。进而通过表面能最小原理构建泡沫金属三维拓扑结构，建立基于泡沫金属的液液两相流流场模拟计算方法，系统研究泡沫金属的结构、特征尺寸及工艺参数在微小尺度下影响液滴破裂及合并过程的规律，揭示液液两相流在多孔介质中的流动特征和混合强化机理。在此基础上，设计并制造泡沫金属非均相催化反应装置，以餐饮废油和以微藻藻油为原料，进行长期反应实验，进一步深入理解多孔介质两相流混合强化对非均相催化反应的影响规律。本项目致力为高效、低成本、环境友好的生物柴油合成奠定理论和技术基础，促进生物柴油产业的发展。

泡沫金属反应器已在生物柴油合成中表现出很好的应用前景，但其基础研究缺乏。本课题采用LBM伪势模型，引入表征不同流体组分之间相互作用的势函数来计算流体粒子间的相互作用，攻克了液液两相流流场模拟中的难点；采用Micro-CT扫描获得泡沫金属的内部结构，构建泡沫金属拓扑结构，建立了多孔介质中液滴流动的LBM模拟计算方法，揭示了液液两相流在多孔介质中的流动特征和混合强化机理。首次制备了CaO/Al2O3催化剂涂层，避免了催化剂与反应物在反应结束后的分离，降低了催化剂的损耗；首次采用PDMS-PEO软模板法制备了氧化混合物MgO-Li2O催化剂，与已报道的固体碱催化剂相比，MgO-Li2O在保持高活性的同时表现出最好的稳定性。首次将离子液体吸收CO2和离子液体提取微藻油制备生物柴油结合起来，提高微藻油提取效率的同时降低系统的整体能耗。本项目致力为高效、低成本、环境友好的生物柴油合成奠定理论和技术基础，促进生物柴油产业的发展。