T型反应器内流动、混合及界面反应特征

张航，张巍，李伟锋，刘海峰，王辅臣

（华东理工大学洁净煤技术研究所，上海煤气化工程技术研究中心，上海 200237）

引 言

撞击流反应器因其强化热质传递、增强混合效果的特性，相比于传统反应器效率更高且结构简单，易于控制，在气化[1]、萃取[2]、纳米颗粒制备[3-4]、有机合成[5-6]及生物医药[7]等领域得到了广泛应用。由于反应器内的流动模式决定了反应物的混合过程，进而影响反应进程并控制产物特征[8]，因此，揭示撞击流反应器复杂流场内的界面反应机理对其应用至关重要。

T型反应器作为典型的撞击流反应器，其构造简单且混合效果优异，近年来受到了重点关注。在T型反应器中，随着Reynolds数的变化，会出现分离流、稳态吞噬流、非稳态吞噬流及非稳态对称流等流动模式。Hoffmann等[9]采用共聚焦激光扫描显微镜、微型平面激光诱导荧光（μ-LIF）和微型粒子图像测速（μ-PIV）技术分析了T型反应器流场内的浓度和速度分布特征，得到了稳态吞噬流的三维流动结构，与分离流模式相比，吞噬流模式下流体混合效果明显增强。Dreher等[10]和Fani等[11]通过数值模拟，对非稳态流动模式及其临界Reynolds数进行了研究，当Re>180时，发现非稳态吞噬流使混合效果进一步提高。Thomas等[12]采用激光诱导荧光（LIF）技术对反应器腔室内流体振荡行为进行了研究，当Re>335时发现了以撞击面轴向振荡为特征的非稳态对称流，基本保持对称性流动，混合效果有所降低。本课题组[13-14]利用PLIF技术和数值模拟重点对非稳态吞噬流的振荡特性进行了分析，认为流场中速度和压力的周期性转换引起了非稳态吞噬流模式下周期性的旋涡合并。以上……