Flujo Líquido-Líquido y Mejora de la Transferencia de Masa en Microreactores de Tubo en Tubo con Insertos Estructurados y Diseños de Entrada Avanzados
Autores: Zhu, Feng; Pan, Xingxing; Cao, Xichun; Chen, Yandan; Wang, Rijie; Lin, Jiande; Liu, Hanyang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Flujo Líquido-Líquido y Mejora de la Transferencia de Masa en Microreactores de Tubo en Tubo con Insertos Estructurados y Diseños de Entrada Avanzados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Transferencia de masa líquido-líquido
Procesos químicos
Insertos estructurados
Diseños de entrada
Imágenes a alta velocidad
Tasas de transferencia de masa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La transferencia de masa líquido-líquido es crucial en procesos químicos como la extracción y la desulfurización. Los milirreactores tradicionales de tubo dentro de tubo a menudo pasan por alto la dinámica del flujo interno, centrándose en su lugar en las modificaciones de entrada. Este estudio explora la mejora de la transferencia de masa a través de insertos estructurados (cintas retorcidas, multihojas) y diseños de entrada (inyectores de múltiples orificios, mezcladores en T). Utilizando imágenes de alta velocidad y experimentos de agua-ácido succínico-butanol, se analizaron los patrones de flujo y las tasas de transferencia de masa. Los resultados muestran que los flujos anulares y de dispersión dominan bajo las condiciones probadas, con insertos estructurados que reducen el umbral para el flujo de dispersión. Los inyectores de múltiples orificios mejoraron la transferencia de masa en más del 40% en comparación con los mezcladores en T en tubos simples, mientras que los insertos de cinta C lograron el coeficiente de transferencia de masa volumétrica más alto (2.43 s-1) debido al aumento del área interfacial y la ruptura de gotas por la disipación de energía. Este enfoque ofrece soluciones escalables para mejorar el rendimiento de los milirreactores de tubo dentro de tubo para aplicaciones industriales.
Descripción
La transferencia de masa líquido-líquido es crucial en procesos químicos como la extracción y la desulfurización. Los milirreactores tradicionales de tubo dentro de tubo a menudo pasan por alto la dinámica del flujo interno, centrándose en su lugar en las modificaciones de entrada. Este estudio explora la mejora de la transferencia de masa a través de insertos estructurados (cintas retorcidas, multihojas) y diseños de entrada (inyectores de múltiples orificios, mezcladores en T). Utilizando imágenes de alta velocidad y experimentos de agua-ácido succínico-butanol, se analizaron los patrones de flujo y las tasas de transferencia de masa. Los resultados muestran que los flujos anulares y de dispersión dominan bajo las condiciones probadas, con insertos estructurados que reducen el umbral para el flujo de dispersión. Los inyectores de múltiples orificios mejoraron la transferencia de masa en más del 40% en comparación con los mezcladores en T en tubos simples, mientras que los insertos de cinta C lograron el coeficiente de transferencia de masa volumétrica más alto (2.43 s-1) debido al aumento del área interfacial y la ruptura de gotas por la disipación de energía. Este enfoque ofrece soluciones escalables para mejorar el rendimiento de los milirreactores de tubo dentro de tubo para aplicaciones industriales.