本论文以微化工系统中的传递和反应特性为主要研究内容,对微细尺度通道内的流动和传热特性进行理论分析和数值模拟。导出了压力梯度、压力、Fanning摩擦因子沿流动方向分布的显式关系。分析结果表明,在低Re,小入口马赫数时,稀薄效应和气体可压缩性对流体流动的影响占主要地位,在高Re,大入口马赫数时,流体流动主要受气体可压缩效应的影响。中等Re、Ma_in下,微通道内气体流动行为与常规尺度不可压缩流体层流流动理论相差较小。 梯形微通道内气体传热行为则受速度滑移和温度跳跃的相互影响所控制,当过程仅受速度滑移的影响时,气—固间对流换热随稀薄效应的增大而增强,而当壁面处温度跳跃对传热的影响占主导地位时,气—固间对流换热随稀薄效应的增大而减弱,且壁面存在较大的温度跳跃时,通道截面形状对通道的换热特性影响很小。 低热导率金属（如不锈钢）适宜作为微通道换热器的材质。微通道换热器存在一个最佳的操作流量值,可用该流量做为其标准负荷流量;换热器不宜在亚负荷状态下操作。操作流量越大,最大换热效率越低,而器壁厚度对最大换热效率影响较小。换热器结构采用大深宽比通道为佳。 流速的非均一分布使进行非负级反应的反应器行为有所恶化,但恶化幅度很小,对于负级数反应过程,在不同的操作区域内流速分布对过程转化率有着完全相反的影响。对于净化反应程,在进行零级和负级数反应时,流速的非均一分布能大大影响净化器的使用效率,须相应调整可行操作区域,使净化器出口浓度达到标准要求。 由于微尺度反应器具有小特征尺度,可使处于爆炸极限内的氢氧催化燃烧反应在高空速下、低压降下安全地进行。微通道反应器对强放热快速反应具有相当高的操作潜力,同时对该类反应的动力学测定亦具有重要的意义。