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；……