一种基于特斯拉阀结构的微混合器设计、模拟及其试验研究
2021-08-21翁祥宇严生虎张跃刘建武沈介发
化工进展 2021年8期
翁祥宇,严生虎,张跃,刘建武,沈介发
(1常州大学石油化工学院,江苏常州 213164;2常州大学药学院,江苏常州 213164;3石油和化工行业连续流技术工程实验室,江苏常州 213164)
微混合器由于其结构简单、能够快速地混合流体的特点,近年来被广泛应用于化工和生物制药领域[1-4]。微混合器根据工作机制分为主动式和被动式两种[5-7]。主动式微混合器工作时需要外部加以影响,被动式则是在内部通过增加挡板、凹槽等方式强化流体的混合,混合过程中不需要施加外部干扰[8]。被动式微混合器由于成本低廉、加工简易且相对于主动式更容易在微流系统中集成的特点而被大量研究关注[9]。被动式微混合器中主要依靠分子扩散和混沌对流完成混合[10]。传统被动式混合器大多为3D结构[11-12],虽然混合效率较高,但复杂的3D结构不易加工,不利于大规模应用。因此,设计出一种构造简易稳定、能够增大接触面积、延长接触时间的微混合器很有必要。
特斯拉阀是一种结构简单的化工元件,流体在其内部沿一个方向流动[13]。因为其内部没有活动部件,制造过程方便,所以具有开发特斯拉型微混合器的潜力。Hong等[14]设计的一种特斯拉型微混合器,由于流体在其内部流动时的康达效应[15],在Re=100时能显著强化混合[16],混合程度为95%,压降为10kPa。Bhagat等[17]在Hong的基础上改良了特斯拉型微混合器,在Re=0.05时混合程度达90%,压降为81Pa。Wang等[18]提出了一种有内置挡板的特斯拉型微混合器,该结构在Re=1时,通过3组反向排列的混合元件,混合程度达95.3%,压降为1Pa。……
登录APP查看全文
