不等宽T型分岔微通道内气泡的体积分配规律及关联
2016-10-14朱春英付涛涛马友光
高校化学工程学报 2016年1期
温 宇, 朱春英, 付涛涛, 马友光
不等宽T型分岔微通道内气泡的体积分配规律及关联
温 宇, 朱春英, 付涛涛, 马友光
(天津大学 化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 天津化学化工协同创新中心, 天津300072)
采用高速摄像仪对不等宽T型分岔微通道中气泡的破裂和体积分配规律进行了研究,分别考察了气液流量与液相黏度对气泡分配规律的影响,同时研究了子气泡对气泡破裂的反馈效应。结果表明:由于微通道下游子气泡对分岔口处气泡破裂的反馈效应,两个子气泡体积分配比2/1随气液流量比的增大呈先增大后减小的非线性变化趋势。随无量纲母气泡体积0/02的增大,2/1也呈先增大后减小的变化趋势,并且存在一个临界无量纲母气泡体积(0/02)c。在实验范围内,气液流量比对(0/02)c的影响较大,而液相黏度对(0/02)c的影响可以忽略。提出了子气泡体积分配比的关联式,计算值和实验结果吻合良好。
微通道;气泡;破裂;分配
1 前 言
近年来,微流控技术在科学研究与工程应用中均显示出了巨大潜力[1],例如在乳化、药物研究、蛋白质结晶及化学反应[2~5]等领域中已得到广泛应用。液滴与气泡尺寸的精确操控是微流控研究的关键,例如Yamada等[6]通过调节液滴尺寸控制聚合物颗粒的大小。微流控设备包括T型、Y型、阶梯网络和含有障碍物的通道等,而T型微通道是最常用的气泡和液滴破裂设备之一。
目前主要有两种气泡或液滴破裂的调控方法:(1)利用外场,如磁场[7],电场[8]或热调节[9]控制等外界条件;……
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