一种微流体分布器及多通道并行放大的流体均匀分布方法技术

本发明专利技术属于流动化学技术领域，具体为一种微流体分布器及多通道并行放大的流体均匀分布方法。本发明专利技术的微流体分布器由两个流体流量分配模块和装配中间一个流体混合模块组成；流体流量分配模块包括流体入口通道、流体流量分配室和流体分布通道；流体混合模块包括流体混合通道、混合液收集室、混合液出口通道和混合液出口；三者间有通道连通。将两种流体分别同时输入两个流体流量分配模块，分别在两个流体流量分配室内均匀地流入相应的流体分布通道，然后流入流体混合模块，接着进入混合液收集室，最后经混合液出口通道流出。本发明专利技术的微流体分布器具有操作条件范围宽，能实现多个并行流体通道间流体流量严格均匀分配、压降小且能耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种微流体分布器及多通道并行放大的流体均匀分布方法
本专利技术属于流动化学
，具体涉及一种微流体分布器及多通道并行放大的流体均匀分布方法。
技术介绍
通过泵输送物料并以连续流动模式于微通道反应器内进行化学反应的技术称为连续流微反应技术(也称流动化学)。与传统的间歇反应釜不同，微通道反应器提供的是微尺度反应空间，具有物料分子混合迅速、传质传热效率高、反应过程精确可控、连续化操作、时空效率高和过程本质安全等独特优势。近些年，连续流微反应技术发展迅速，已逐步展现出变革制药和精细化工生产模式的巨大潜力，正逐渐成为推动制药和精细化工生产过程本质安全化、高效化和绿色化发展的重要技术平台。连续流微反应技术以“数量并行放大”为基本准则，通过将多个流体通道并联集成来扩大处理能力，达到用于工业大规模生产的目的。常用的树形分支几何结构(Lietal.,LabonChip,2009,9,2715-2721；Hoangetal.,ChemicalEngineeringJournal,2014,236,545-554；Masetal.,Industrial&EngineeringChemistryResearch,2006,45,8036-8042)存在各分支通道流量分布不均匀、压降大和能耗高等问题，尤其当对称性被破坏时会严重影响流量分配。此外，还存在加工制造要求高(要求各分支通道严格对称，完全一模一样)、难度大和成本高等弊端，造成实用性差。Al-Rawashdeh等(ChemicalEngineeringJournal,2012,181-182,549-556；AIChEJournal,2012,58,3482-3493)提出的圆管式分布器，也同样存在各分支通道流量分配不均匀和易发生“沟流”现象等问题，导致难以工业应用。因此，本领域的技术人员致力于开发一种能在多个并行流体通道间流体流量严格均匀分配、压降小和能耗低的微流体分布器。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种能实现多个并行流体通道间流体流量均匀分配、压降小且能耗低的微流体分布器及多通道并行放大的流体均匀分布方法。本专利技术提供微流体分布器，包括两个流体流量分配模块和一个流体混合模块，并以流体流量分配模块、流体混合模块、流体流量分配模块依次排布并紧密贴合；其中：所述流体流量分配模块包括流体入口通道、流体流量分配室和流体分布通道；其中：所述流体入口通道与流体流量分配室连通，流体分布通道与流体流量分配室连通；所述流体入口通道通过流体流量分配室的上底面与流体分配室连通；流体分布通道通过流体流量分配室的下底面与流体流量分配室连通；所述流体流量分配室的上底面与流体流量分配室的下底面平行；所述流体分布通道以并行的方式均匀分布于流体入口通道在流体流量分配室下底面上的投影的周围，每根流体分布通道到流体入口通道在流体分配室下底面上的投影的距离相等。优选地，所述流体流量分配室为棱柱形或圆柱形腔体；优选地，所述流体入口通道位于流体流量分配室上底面的中心位置；优选地，所述流体分布通道以并行的方式均匀分布于流体流量分配室下底面的中心周围，所有流体分布通道到流体流量分配室下底面的中心位置的距离相等；优选地，所述流体入口通道的水力内径为0.1mm～20mm；优选地，所述流体流量分配室的高为0.1mm～20mm；优选地，所述流体流量分配室的水力直径为0.1mm～200mm；优选地，所述流体流量分配室的容积为0.1ml～200ml；优选地，所述流体分布通道的水力内径为0.1mm～20mm；优选地，所述流体分布通道的水力内径为流体入口通道水力内径的10～80％；优选地，所述流体分布通道的长度为1mm～100mm；所述流体混合模块包括流体混合通道、混合液收集室、混合液出口通道和混合液出口；其中：所述流体混合通道在流体混合模块上底面的各个入口分别与一个流体流量分配模块的流体分布通道连通；所述流体混合通道在流体混合模块下底面的各个入口分别与另一个流量流体分配模块的流体分布通道连通；所述流体混合模块的流体混合通道与混合液收集室连通；所述混合液收集室与混合液出口通道连通；所述混合液出口通道与混合液出口连通；所述流体混合模块安装于两个流体流量分配模块的中间；优选地，所述流体混合通道的水力内径为0.1mm～20mm；优选地，所述流体混合通道的长度为1mm～50mm；优选地，所述混合液收集室的高为0.1mm～20mm；优选地，所述混合液收集室的水力内径为0.1mm～200mm；优选地，所述混合液收集室的容积为0.1ml～200ml；优选地，所述混合液出口通道的水力内径为0.1mm～20mm；优选地，所述混合液出口通道的长度为1mm～100mm；优选地，所述混合液出口的水力内径为0.1mm～20mm。所述微流体分布器的多通道并行放大的流体均匀分布方法，具体步骤为：将第一种流体和第二种流体分别同时输入第一流体流量分配模块和第二流体流量分配模块，两种流体分别在两个流体流量分配模块的流体流量分配室内均匀地流入相应的流体分布通道，接着两种流体分别经过流体分布通道流入流体混合模块，在流体混合通道内进行混合，然后进入混合液收集室，最后经流体出口通道及混合液出口流出。本专利技术和现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术将流体入口通道与流体分布通道分别设置于流体流量分配室的上下底面，设置各流体分布通道到流体入口的距离相等,使得流体入口到各个流体分布通道的压力降严格相等，从而精确控制分配到各个流体分布通道的流量严格相等。此种设计成功解决了现有流体分布器技术中，流体入口到各个流体分布通道压力降不同造成流量差异的问题，而且操作条件范围非常宽。(2)本专利技术采用流体流量分配室将流体流量均匀分配到流体分布通道的设计，可以大幅降低流体的压降，从而显著减小能耗。(3)本专利技术将混合模块与两个流体流量分配器配合使用，可以实现流体流量的均匀分配和快速高效混合。(4)本专利技术的微流体分布器加工制造方便，成本低和易于工业化应用。本专利技术的微流体分布器适用于混合任何流体物料，能方便地用于连续流微反应工艺过程的数目并行放大，能在保持单通道反应性能的基础上实现处理通量的倍增，从而实现连续流微反应工艺从实验室小试到工业生产的应用。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的微流体分布器沿对称线剖面结构示意图。图2是图1的流体分配模块中流体入口和流体分配室的俯视图。图3是图1的流体混合模块俯视图。图中标号：1为流体流量分配模块，2为流体混合模块，2-1为连接混合液收集室与流体混合通道的通道，2-2为混合液出口通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流体分布器，其特征在于，包括两个流体流量分配模块和一个流体混合模块，并按流体流量分配模块、流体混合模块、流体流量分配模块依次排布并紧密贴合；其中；/n所述流体流量分配模块包括流体入口通道、流体流量分配室和流体分布通道；/n所述流体入口通道与流体流量分配室连通，流体分布通道与流体流量分配室连通；/n所述流体入口通道通过流体流量分配室的上底面与流体分配室连通；流体分布通道通过流体流量分配室的下底面与流体流量分配室连通；/n所述流体流量分配室的上底面与流体流量分配室的下底面平行；/n所述流体分布通道以并行的方式均匀分布于流体入口通道在流体流量分配室下底面上的投影的周围，每根流体分布通道到流体入口通道在流体分配室下底面上的投影的距离相等；/n所述流体混合模块包括流体混合通道、混合液收集室、混合液出口通道和混合液出口；/n所述流体混合通道在流体混合模块上底面的各个入口分别与一个流体流量分配模块的流体分布通道连通；/n所述流体混合通道在流体混合模块下底面的各个入口分别与另一个流体流量分配模块的流体分布通道连通；/n所述流体混合模块的流体混合通道与混合液收集室连通；/n所述混合液收集室与混合液出口通道连通；/n所述混合液出口通道与混合液出口连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微流体分布器，其特征在于，包括两个流体流量分配模块和一个流体混合模块，并按流体流量分配模块、流体混合模块、流体流量分配模块依次排布并紧密贴合；其中；
所述流体流量分配模块包括流体入口通道、流体流量分配室和流体分布通道；
所述流体入口通道与流体流量分配室连通，流体分布通道与流体流量分配室连通；
所述流体入口通道通过流体流量分配室的上底面与流体分配室连通；流体分布通道通过流体流量分配室的下底面与流体流量分配室连通；
所述流体流量分配室的上底面与流体流量分配室的下底面平行；
所述流体分布通道以并行的方式均匀分布于流体入口通道在流体流量分配室下底面上的投影的周围，每根流体分布通道到流体入口通道在流体分配室下底面上的投影的距离相等；
所述流体混合模块包括流体混合通道、混合液收集室、混合液出口通道和混合液出口；
所述流体混合通道在流体混合模块上底面的各个入口分别与一个流体流量分配模块的流体分布通道连通；
所述流体混合通道在流体混合模块下底面的各个入口分别与另一个流体流量分配模块的流体分布通道连通；
所述流体混合模块的流体混合通道与混合液收集室连通；
所述混合液收集室与混合液出口通道连通；
所述混合液出口通道与混合液出口连通。


2.如权利要求1所述的微流体分布器，其特征在于，所述流体流量分配室为棱柱形或圆柱形腔体。


3.如权利要求1所述的微流体分布器，其特征在于，所述流体入口通道位于流体流量分配室上底面的中心位置；所述流体分布通道以并行的方式均匀分布于流体流量分配室下底面的中心周围，所有流体分布通道到流体流量分配室下底面的中心位置的距离相等。


4.如权利要求1所述的微流体分布器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芬儿，程荡，黄华山，刘敏杰，王路路，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31