Mikroreaktoren
Allgemein: Mikroreaktoren sind Reaktoren mit extrem kleinen Strukturen (innere Abmessungen < 1mm). Sie übernehmen Aufgaben, wie Mischen, Dispergieren, Begasen, Fällen, Wärmeübertragung und spielen in der Verfahrenstechnik eine zunehmend stärkere Rolle. Ihre Vorteile liegen in einer Steigerung der Ausbeute und der Selektivität der Reaktionen durch einen effizienteren Wärmeaustausch und Massentransport.
Im vorliegenden Mikroreaktor werden zwei nicht mischbare Flüssigkeiten in dem Reaktor mit dem Ziel zusammengebracht, eine möglichst große Phasen- grenzflächen für mögliche Reaktionen zu schaffen. Die Kanalgeometrie ist so zu optimieren, dass sich unabhängig vom Volumenstrom ein segmentierter Fluss mit maximaler Phasengrenzfläche der Komponenten einstellt.
Methode - Ein Zweiphasensystem der Strömung beschreibt die nicht-misch- baren Komponenten. Die Grenzfläche wird in den Strömungsmodellen als freie Oberfläche aufgelöst. Zusätzlich spielen in Mikrostrukturen Grenzflächen- spannung und Benetzung der Kanaloberfläche eine entscheidende Rolle.
Im Ergebnis geben die Simulationen die Phasenverteilung in guter Überein- stimmung mit den Experimenten wieder und zeigen einen segmentierten Fluss. Die Phasengrenzfläche lässt sich in den Simulationen quantitativ bestimmen und für verschiedene Geometrien und Randbedingungen verglei- chen. Sie ist ein wichtiges Optimierungskriterium in weiteren, simulations- gestützten Parameterstudien.
