华东理工大学教授辛忠团队阐释了气相剪切作用下液膜内部的动量传递规律，揭示了气液界面剪切力打破经典Nusselt平衡的内在机制，建立了宽工况下高精度的液膜厚度预测关联式，为工业降膜反应器的精细化设计与过程强化提供了关键理论支撑。相关研究成果近日发表于《美国化学工程师协会会刊》。

降膜反应器是化工、制药、能源与环保领域广泛应用的核心单元设备，凭借比表面积大、停留时间短、压降低等优势，在蒸发、气体吸收、多相反应等工艺中发挥着不可替代的作用。百余年来，经典Nusselt液膜理论始终是降膜反应器设计、性能核算与工艺放大的核心依据。但该理论建立在纯重力驱动的理想假设之上，在工业常见的高气速操作工况下，预测结果与真实流场偏差显著，制约了降膜工艺的效能优化与精准放大。

研究团队发现，气液界面剪切会普遍打破经典Nusselt力平衡，驱动宏观液膜减薄。为系统性修正经典Nusselt解，研究团队提出了气液界面剪切数(Π)这一全新无量纲参数，并构建了适用于多种工质、宽操作范围的鲁棒性预测关联式。验证结果显示，该关联式对平均液膜厚度的预测误差可稳定控制在±15%以内，较经典Nusselt理论提升2-4倍。

研究团队表示，这项研究完善了气液降膜流动的基础理论体系，解决了经典理论在工业高气速工况下预测失真的长期难题。所提出的预测关联式与工程设计导则，可为各类降膜反应器的精准设计、工艺优化与效能升级提供重要的理论工具与实践指引，对推动化工气液过程的高效化、精细化发展具有重要意义。

降膜反应器气液两相流实验、流场测试及液膜厚度预测理论模型。研究团队供图

相关论文信息：http://doi.org/10.1002/aic.70541