工艺与设备 且村国麓瞒 ２０１３年７月 微化工过程中的传递现象 张金霞 （浙江建业化工股份有限公司 浙江省建德市３１ １６０４） 摘 要：微化工技术在我国已经得到了广泛的应用，本文主要对微化工技术进行了介绍，对气一一液两相流体的流动 和传质进行了简明扼要的阐述，进一步证明微通道研究的重要性。 关键词：微化工技术；传递；微通道；两相流；微反应器 中图分类号：ＴＫ１２４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—００３８（２０１３）２０—０１７８—０２ 随着我国可持续发展战略的提出并得到广泛的认可，科学 液微反应器在气一液吸收、气一液一固三相催化反应等过程中的应 技术不断的发展与进步，微化工技术就是在２０世纪９０年代顺 用非常广泛。应这种潮流而出现的。微化工技术是对微机电系统的设计思想 ２．１气一液两相流动 和化学化工的基本原理的有机结合以及延伸，并成功将集成电 目前，对微化工技术的研究还处在对气一液两相流流型特征 路和微传感技术成功应用到其中的一种高新技术，涉及多个学 的研究阶段，虽然不同的专家学者对于气一液两相流型的定义不 科和多种技术。微化工技术以其特有的特点，例如：安全性高、控 同，但是都大同小异，如果是根据流型之间的相似性进行命名的 制性高、集成度强等，在我国的化学化工中应用较为广泛，且前 话，那么就可以分为以下几个流型：泡状流和Ｔａｙｌｏｒ，这两个流型 景一片光明。 的表面张力可控制力非常强：搅拌流和Ｔａｙｌｏｒ一环状流，这两个流 以控制的。影响气一液两相流体流动状况的原因有很多种，主要是 现阶段，微化工技术的应用和技术创新等方面发展良好，已 型处于过渡区域；分散流和环状流，这两个流型的惯性力都是可 经成为化学化工领域的典型代表，并逐渐形成了一门新的学科， 也就是说我国围绕着微化工技术又新开辟出了为化学工程与技 由通道的入口结构、通道壁面性质、气一液两相流体的表观速度、 术的一个崭新的学科。微化学工程主要是针对微化工系统内部 液体表面黏度等方面的参数决定的。 通道尺寸微细化，以及化工中的微型设备和设备系统运行的特 流型内部的特征与传统尺寸通道所具备的的特征存在着很 征和规律。虽然微化工技术在我国已经得到了很好的应用和发 大的差异，主要是由于微通道内的表面张力不断增强、绝大多数 展，但是在我国工业之中的应用还面临着很多的问题和不足，从 的流动是在层之间等决定的，流型之间进行转换的行为也不能用 对微通道中的各种化学反应进行研究的过程中就会发现微化工 传统尺度通道中的流型转换关联方程式和传统尺度通道中比较 技术研究过程中使用的设备的参数以及操作条件都会对微化工 适用的模型来进行说明和解释。例如，Ｔｒｉｐｌｅｔｔ等人专门针对ｌｍｍ 技术研究的结果产生巨大的影响，这主要是取决于设备在微化 的圆形微通道中的空气一水之间的两相流动特性进行了研究与考 工的研究过程中的反应时间、导热时间、传质时间等，这几个时 察，并在空气一水两相流动的表观气速和表观液速的基础上，提出 间对于微化工技术在工业上的应用存在着非常大的影响。 了空气一水的流型图；Ａｋｂａｒ等人对微通道内的空气一水之间的混 合物的流型数据的圆面和近圆面等方面进行了全面的分析和系 １微化工技术 微化工技术一直占据着化学化工的前沿领域，它是以微反 统的总结，并以此为基础，提出与空气一水两相表观有密切关系的 应器、微混合器、微换热器、微分离器等设备的成功应用为特征 Ｗｅｂｅｒ数Ｗｅ的流型图。的，专门针对微化工的“三传一反”为主要研究对象，运用超精细 对微反应器进行优化设计与操作的过程中还有一个非常重 的设计思维，实现现代化工技术的高效、安全、低耗、控制性强等 要的参数，那就是气一液两相流动过程中的压降，一般情况下，都 对微通道内所存 特点的目的，这也是国内外专家学者对微化工技术研究的最主 是在传统的分相流和均相流等模型的基础之上，在的流型进行压降数据的预测和分析。在分相流的模型中，如果 要内容。 微化工系统主要是指对反应、分离、混合、换热等装置进行 气一液两相完全不存在着混合，而是它们在通道内都是处于独立 Ｌｏｃｋｈａｒｔ—Ｍａｒｔｉｎｅｌｌｉ 精密加工制造，并结合微结构的作用，形成微米尺度的强化和分 状态进行流动的，那么在这个模型的基础上，ｋｈａｒｔ—Ｍａｒｔｉｎｅｌｌｉ 离等反应的过程，与传统尺度的系统相比较而言来说的话，微化 （Ｌ—Ｍ）建立的关联式是最为科学和常用的，ＬｏｃＬ－Ｍ）的关联式中，气一液两相之间的摩擦压降都是用气、液各自 工系统具有它们不可比拟的优点，例如：热质传递速度快、耗能 （低、集成度高、可控制性强等特点，对于强放、吸热等反应的等温 的流动摩擦压降的单相函数进行表示的，换句话也就是说，气一液 ｔｉｎｅｌｌｉ的参数ｘ之间的关系。 操作、易燃易爆化合物的合成、剧毒化合物的现场合成等操作都 两相的摩擦乘子与Ｍａｒ能够在短时间内完成，被广泛的应用到化学化工以及工业的生 产中。 ２．２微通道内气一液传质 微通道内的气一液两相与传统尺度的通道在两相流流型和转 换准则上都存在着巨大的差异，微通道内的传质特性的数据预测 ２气一液两相流体的流动与传质 气一液之间的微反应器是在亚毫米的通道范围内进行的，非 不能只在积累的传统尺度通道的数据基础上进行。微通道内的 常容易形成两相流流型，而两相流流型又具有规整和可控制性 气一液两相流流型的多样化，使得各流型在传质的过程中存在着 强等特点，是一个具有强化相问特质非常明显的传质过程。气一 很大的区别：泡状流在微通道内是以气泡的形式对周围的连续相 ・１７８・ ２０１３年７月 避秘蜀蔫商 工艺与设备 智能建筑电器安装质量控制分析 孙伟 （甘肃省第二建筑工程公司 甘肃兰州７３００５０） 摘 要：经济的快速发展，促进了城市化的进程，与此随之带动了建筑行业的发展。智能建筑电器因此顺势而生，其因 专业性和复杂性而使得施工难度大大增加。本文率先阐明了智能建筑存在的问题，论述了智能电器系统主要部件的安装 要求，分析了智能建筑电气安装中常出现的问题，提出了相关的解决办法，强调了加强智能建筑电气安装质量控制的重要 性。 关键词：智能建筑；电气设备；系统构成；质量控制 中图分类号：ＴＵ７５８．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３－００３８（２０１３）２０—０１７９—０２ 引言 在或大或小的问题，仔细分析其原因不难发现主要是以下几个方 随着经济的高速发展，城市化的进程越来越快，建筑行业获 面： 得了突飞猛进的发展。另外，随着科学技术发展的日新月异，城 １．１缺乏统一标准 市建筑也越来越倾向于利用高科技技术成果，由此而随之产生 目前，在智能建筑的设计、施工和验收上，我国缺乏可行性强 了“智能建筑”的概念。所谓智能建筑，主要是由办公自动系统、 的统一标准。相关标准如《智能建筑设计标准》、《智能建筑评估标 建筑电气设备自动化和通信自动化系统三部分组成。其最重要 准》、《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》等虽然对智能 的特征是自动化、网络化、现代化。智能建筑因其专业性较强、复 建筑的建设有积极作用，但其因为缺少对具体类型智能建筑的标 杂性较大而使得施工难度大大增加。所以在智能建筑电气的安 准规定而丧失操作的可能性。 装中，必须高度重视安装的质量和加强质量的控制，才能确保建 １．２智能建筑设计问题 筑物的质量得到保证，进而使用户满意，促使企业获得良好的经 设计对智能建筑的建设来说是非常重要的。目前，我国很多 济效益和社会效益。 智能建筑都是由不具有智能设计资格的设计院来承担的。这就使 １智能建筑中存在的问题 得设计出来的图纸不符合国家和地方的相关标准，致使施工中出 据相关研究和统计指出，我国目前大多数的智能建筑都存 现困难。 液体进行物质传递时，要充分考虑到微通道内有限的空间和相 发展，由于微化工技术所特有的特性，因此在我国的工业生产中 邻气泡对它的影响力度，以确保泡状流研究过程中的科学性、有 应用较为广泛，产生了巨大的经济效益，受到我国专家学者的高 序性；Ｔａｙｌｏｒ流动型的研究时，要同时对气泡向液弹、气泡向液膜 度重视。微化工技术的传递性加快了微反应器内的两相之间的 以及液膜与液弹之间的传质过程和液的混合进行考虑，从而确 反映速度和交流，促进了我国微通道尺度的发展。 保Ｔａｙｌｏｒ流动型研究的科学性。 ２．３条件极端情况下的气一液两相流 参考文献 通常情况下，对微反应器内的气一液两相流动的研究绝大多数 【１】陈光文，赵玉潮，袁权．微尺度下液一液流动与传质特性的研究进展『Ｊ１． 都是在常压的条件下进行的，因此气一液两相流动的研究结果很难 化工学报，２０１０（Ｏ７）． 适用于高温高压、低温高压的的微反应器气一液两相流动的环境。 ［２】李希，陈建峰，陈甘棠．微观混和研究的现状［Ｊ】．化学反应工程与工艺， 虽然有不少的专家学者已经在极端条件下，运用微反应器进行了 ２００８（Ｏ２）． 研究和分析，但是研究成果不太突出，多是在气一液的有机合成和 ［３】骆广生，徐建鸿，李少伟，王玉军，汪家鼎．微结构设备内液一液两相流 分析领域进行的，对微反应器的传递性的研究是少之又少。 行为研究及其进展ｆＪ］．现代化工，２０１０（ｏ３）． ［４】赵玉潮，张好翠，沈佳妮，陈光文，袁权．微化工技术在化学反应中的应 气一液两相流动主要是在流体物化性质和流体水利学者两 用进展 中国科技论文在线，２００８（Ｏ３）． 个方面受到压力的影响，如果气一液两相是处在条件极端的情况 ［５】关婷婷，郑成，苏育志．微型化工过程的研究现状和发展趋势『Ｊ１．广东化 下的话，气相密度、表面张力等方面一丁点的变化都将引起气一 工，２００９（１２） 液两相流动的巨大变化，如果气相处在超临界流体的位置时，这 种变化会尤为明显。把高压与常压下气一液两相之间的流型进行 收稿日期：２０１３—６—１９ 比较会发现，流型的种类都大同小异，只是在流型的特征上存在 作者简介：张金霞（１９８４一），女，助理工程师，大学专科，主要从事 着较大的差异。 技术研发工作。 ３结语 综上所述，微化工技术在我国已经进行了二十多年的研究与 ・１７９・
