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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