近二十年来，微化工技术经历了从基础研究到 大规模工业应用的快速发展。与传统的间歇式 反应器相比，微反应器具有更大的比表面积、更高 的传热和传质速率以及更高的安全性，已成为重要 的过程强化技术之一，在多相流快速反应，强放热 反应以及高温、高压、高风险等极端条件下的加工 工业中显示了巨大的优势，目前已被广泛应用于氧 化反应、材料制备、药物传输 、光化学过程 、人工智能等领域。 为了将微反应器投入到大规模的工业生产中， 微反应器的放大是至关重要的。目前，已有众多学 者对微反应器的放大进行了研究，并提出了许多放 大策略，如并联数量放大法 、微通道截面尺寸 放大法 等。 采用并行通道制备了水-油-水多重复 合乳液(W/O/W)。首先，内部油包水的单乳液液滴 在 T 形分岔口处产生，然后利用并行通道结构将大 乳液液滴分割成多个更小的均匀小乳液液滴，小液 滴的尺寸与数量通过活动壁面结构选择性阻断来 主动控制，最后在下游的流动聚焦结构中形成双重 乳液，该方法制备的多重复合乳液液滴具有良好的 均一性。采用微流控并行网络结构制 备了大量的均匀液滴。采用等分割比与等分配比 两种不同的方案来控制液滴的生成频率与子液滴 尺寸。在分割比为 0.1 时，母液滴可破裂成 15 个均 匀性良好的子液滴；当分割比维持在0.05~0.1时，子 液滴尺寸不随流量比与黏度比而改变。此外，研究了对称并行微通道内高黏液相中气泡的生 成过程与均匀性。基于气液两相流动阻力模型，研 究了气相压力、液相流率、液相黏度和微通道构型 对气泡尺寸分布的影响。研究发现，下游阻力的差 异、上游通道的压力波动以及空腔内气泡行为的反 馈效应都会影响气泡生成尺寸的均一性。在满足 Murray定律的通道中，在低气相压力、高液相流率 和液相黏度的工况下，下游通道之间气液流动阻力 差较小，导致气弹运动速率差异较小，均匀性更好。研究了并行微通道内光催化反应过程。 在模拟太阳光的条件下，对并行微通道内不同初始 浓度的4-硝基苯酚进行了光降解实验，并估算了硝 基苯酚的分解速率和表观动力学速率常数。 研究了并行微通道内液滴破裂动力学以及液液 分布规律。实验中观察到了三种不同的流型：短液 滴流、长液滴流、平行流。短液滴流流型下，支通道 C1~C3内的分散相含量(φi,C= i支通道内分散相流量/ 分散相总流量)依次下降。当连续相流量增大时，会 导致两相分布的不均匀性增加；而当分散相流量增 大时，两相分布的均匀性得以改善。长液滴流流型 下，分散相与连续相流量对两相分布均匀性的影响 与短液滴流流型类似。他们进一步研究了动量通 量差 Δρu2 对相分布的影响。当 Δρu2 < 0 时，随着 Δρu2 增大，C1~C5 通道内的分散相含量依次明显减 小；当Δρu2 >0时，随着Δρu2 增大，C1~C5通道内分散 相含量依次略有降低；当 Δρu2 达到 0.92 后，各通道 内分散相含量保持不变。 虽然对并行微通道内气液两相流分布和流动 均匀性已有大量的研究，但操作条件以及支通道间 距对梳状并行微通道内液液流动分布和液滴破碎 行为的影响尚不完全清楚。因此，进一步研究操作 条件对并行微通道内液滴分布和液滴破碎行为的 影响，对微反应器的有效放大具有重要意义。本文 拟通过改变梳状并行微通道的间距，采用高速摄像 仪研究其液液分布规律，考察操作条件与支通道间 距对分散相含率和子液滴长度的影响。
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