Ruolo dei regimi di flusso e della cinetica chimica sulle prestazioni di microreattori

I microdispositivi stanno ricevendo un crescente interesse in quanto si ritiene che possano fornire nuove opportunità per l'industria intensificando le rese dei processi. In particolare permettono di condurre reazioni pericolose grazie ad un elevato controllo delle condizioni operative, consentono di lavorare in continuo riducendo i volumi, presentano un elevato rapporto area/volume in grado di migliorare il trasferimento di calore. Inoltre, sono caratterizzati da una minore quantità di rifiuti prodotti e un minor consumo di energia. Grazie a questi vantaggi i microreattori si inseriscono perfettamente in un'ottica di sostenibilità ambientale. Tuttavia all'interno del microdispositivo si instaura un flusso laminare non ottimale a garantire il corretto mescolamento dei reagenti. Questo limite viene superato attraverso un design ottimale del microdispositivo. Il presente lavoro di tesi propone uno studio sperimentale e numerico di due microreattori passivi, cioè dove il mescolamento è promosso senza una sorgente esterna di energia, con geometrie diverse e semplici: a T e a X. In particolare sono stati caratterizzati i regimi di flusso all'interno dei due dispositivi considerando la presenza di una reazione chimica. Successivamente sono state confrontate le due geometrie in termini di grado di mescolamento e resa di reazione mostrando come il dispositivo a croce abbia un'efficienza più elevata rispetto alla geometria a T. Per la modellazione numerica, sono stati applicati codici di fluidodinamica computazionale con tecniche di grid adaption, andando a infittire la griglia di calcolo in zone ad alte velocità di reazione