微通道内传递对液液分散过程的影响规律

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t型微通道液滴从界面处分裂的原因

t型微通道液滴从界面处分裂的原因T型微通道是一种微流控装置，由上、中、下三层构成，最常见的结构是上下两层是薄而宽的通道，中间一层是窄而高的通道，形如字母"T"。

在T型微通道中，液滴往往会在界面处发生分裂。

这种现象的背后存在多种原因，我们将在下面详细介绍。

首先，界面张力是导致液滴分裂的重要因素之一。

液体在界面上形成一个曲率面，界面张力与曲率形成的压力差驱使液体流动，从而导致液滴形成和分裂。

当液滴边缘的曲率半径为正时，界面张力会使液滴趋于扩张，这种扩张会导致液滴的分裂。

其次，液滴表面张力的不均匀分布也是液滴分裂的一个重要原因。

液体在界面上有一个表面张力，这个张力使液滴靠拢到形成圆形或球形。

在T型微通道中，液滴的两侧受到不同的表面张力作用，由于各侧的表面张力不同，液滴会受到不同的张力影响，并倾向于朝着表面张力较小的一侧分离，进而发生分裂。

此外，通道几何形状和长度的变化也可以导致液滴的分裂。

例如，当T型微通道的上下通道长度发生变化时，液体在通道中流动速度会发生变化，从而导致液滴的分裂。

当液滴进入窄通道时，其内部液体流动速度增加，而在较宽的通道中，液体流动速度较慢。

由于流体速度的差异，液滴内部的流体会受到剪切作用，从而引起分裂。

此外，液滴分裂还与分子扩散相关。

当液滴进入窄通道时，通道的大小限制了液滴内部分子的扩散能力，导致内部浓度分布不均匀。

由于浓度差异，液滴内部会产生局部扩散不对称性，进而引起液滴的分裂。

最后，壁面效应也会影响液滴的分裂。

当液滴在T型微通道的壁面上接触时，壁面会对液滴产生一定的影响。

壁面对液滴的表面张力和液滴形状均会产生作用，从而导致液滴的进一步分裂。

总结起来，导致T型微通道液滴在界面处分裂的原因有界面张力、液滴表面张力的不均匀分布、通道几何形状和长度的变化、分子扩散和壁面效应。

这些因素相互作用，共同导致液滴的分裂现象。

对于研究和应用微流控技术的人员来说，了解和掌握这些分裂机制对于优化液滴分离和控制有着重要的意义。

流体动力学中的微通道流动

流体动力学中的微通道流动引言流体动力学是研究流体在不同条件下运动和变形的学科，而微通道流动则是一种特殊的流动现象，指的是流体在微通道中的流动行为。

微通道流动在生物医学、化学工程、纳米科技等领域中有着广泛的应用，并且其研究对于设计和优化微流控芯片等微小尺度流体系统也具有重要意义。

微通道流动的基本原理微通道流动的基本原理是由流体动力学的基本方程以及微通道的几何特征来决定的。

一般来说，微通道流动可以分为层流和湍流两种情况。

层流条件层流是指流体在微通道中的流动是有序的，并且各层流动之间没有明显的混合和扩散现象。

在层流条件下，流体的流速分布是均匀的，并且沿流动方向呈线性变化。

湍流条件湍流是指流体在微通道中的流动是混乱的，并且各个流动层之间会发生明显的混合和扩散。

在湍流条件下，流体的流速分布不均匀，呈现出高速流动和低速流动的交替出现。

微通道流动的影响因素微通道流动的特性和性能受到多个因素的影响，下面主要介绍其中的四个因素。

1. 流体性质流体的性质对微通道流动的影响非常显著。

首先，流体的黏性决定了流体的流动阻力。

黏性较大的流体在微通道中的流动阻力也较大。

其次，流体的密度和压缩性也会影响微通道流动的压力分布和速度分布。

2. 微通道几何特征微通道的几何特征主要包括微通道的形状、尺寸和表面特性等方面。

微通道的形状可以是直通道、弯曲通道、T形分支通道等，而微通道的尺寸可以是微米级别或纳米级别。

此外，微通道的表面特性也会对流动的摩擦阻力和传热性能产生影响。

3. 入口条件入口条件是指流体进入微通道的速度和流动状态。

流体进入微通道时的速度分布和流动状态对于微通道内的流动行为具有重要影响。

4. 边界条件边界条件是指微通道的墙面和流体之间的交互作用。

常见的边界条件包括壁面条件、摩擦条件和传热条件等。

这些边界条件会对微通道流动的速度分布、温度分布和浓度分布产生影响。

微通道流动的数值模拟由于微通道流动的复杂性，实验研究往往难以全面揭示其内在机理。

微通道内纳米颗粒对液滴聚并的影响规律

微通道内纳米颗粒对液滴聚并的影响规律王凯;易诗婷;周倩倩;骆广生【摘要】Pickering乳液是纳米颗粒稳定的液液两相体系，微流控技术是制备单分散Pickering乳液的有效方法，而含有纳米颗粒体系在微通道内的液滴聚并规律是该实施方法的关键科学问题之一。

以正辛醇为连续相，水为分散相，研究了六边形扩大微通道内液滴碰撞过程，发现了液滴聚并、碰撞不聚并和不相互接触3种流动状态，研究了流量、颗粒浓度和颗粒亲疏水性对于液滴聚并率的影响规律，分析了颗粒在液膜排空过程中的作用机理。

%Pickering emulsion is a liquid/liquid system stabilized by nano-particles. Microfluidic technology is an important method for preparing monodispersed Pickering emulsions. The droplet coalescence rule for the working system containing nano-particles is a core scientific issue for proceeding this new method. Using n-octanol and water as the continuous and dispersed phases respectively, the droplet collision processes in a broadening microchannel with a hexagon shape were investigated. Three typical flows (droplet coalescence, contact without coalescence and contactless) were confirmed. The effects of flow rate, nano-particle concentration and wetting property of nano-particles on the droplet coalescence percentage were studied. In addition, the working mechanism of nano-particles in the liquid film drainage processes were analyzed.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】7页(P469-475)【关键词】Pickering乳液;微流体;微通道;聚并【作者】王凯;易诗婷;周倩倩;骆广生【作者单位】清华大学化学工程联合国家重点实验室，北京 100084;清华大学化学工程联合国家重点实验室，北京 100084;清华大学化学工程联合国家重点实验室，北京 100084;清华大学化学工程联合国家重点实验室，北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TQ025.52015-08-07收到初稿，2015-09-16收到修改稿。

微流控通道中液滴运动与混合研究

微流控通道中液滴运动与混合研究微流控通道技术是一种利用微米尺度管道、巨大的比表面积和高表面能量的现象来实现流体控制和反应的方法。

其中，微流控液滴技术是一种用于分析、检测、合成和生物学研究的最具潜力的技术之一。

微流控液滴在控制液体体积、分离化学物质和混合化学物质等方面具有重要的应用价值。

近年来，微流控液滴在分析化学、生物技术、纳米材料制备和医学研究等领域受到了广泛的关注。

微流控液滴的形成和运动机制是一种非常复杂的物理过程，涉及到流体动力学、物质转移和表面现象等多个领域。

在微流控液滴形成过程中，通过控制微管道内的流速、流动方向和油水相间的黏度差异，可以形成大小相同的液滴。

在液滴运动过程中，微管道壁面会产生表面张力和壁面摩擦力，通过收集、处理和分析运动过程中产生的各种信号，可以研究微流控液滴运动和混合规律。

微流控液滴的混合是一种重要的研究领域，由于微流控通道内的流体速度非常小，因此对混合过程的控制和理解有很高的需求，相关研究有助于优化微流控通道的设计，提高液滴混合效率。

近年来，研究者们通过改变微管道内液滴的尺寸、形状和间距，以及改变流动速度和流动方向等方法，来探究微流控液滴的混合规律。

同时，也有关于微流控液滴混合机理理论数学模型的研究。

微流控液滴的混合研究涉及到多个领域，例如电化学研究中液滴电化学行为与混合规律的研究、生物学及环境科学中液滴/流体间分子传递与反应的研究等。

在生物医学领域，微流控液滴的混合和分离也有着广泛应用。

例如，可以通过微流控通道中液滴的混合和分离对药物分子进行分析和筛选，为制药工业的开发和研究提供思路和方法。

此外，还可以通过微流控液滴的混合研究来检测血液中的病原菌、DNA/RNA等生物标记物，为医学检测和诊疗提供支持。

目前，微流控液滴的研究仍处于快速发展的阶段，微流控液滴相关技术和理论仍有待深入研究和应用。

未来随着新技术的不断涌现和研究方法的不断创新，微流控液滴技术和混合研究的应用与发展前景将更加广阔和具有挑战性。

t形微通道结构中的流体混合规律

t形微通道结构中的流体混合规律T形微通道结构是一种常见的微流体混合器，用于将两种或多种不同的流体混合在一起。

在这种结构中，流体通过两个进口进入T形通道，在通道内发生混合作用，然后通过一个出口离开。

T形微通道结构的设计和流体混合规律对于高效的混合非常关键。

在T形微通道结构中，混合的规律主要由以下几个方面影响：1.流体动力学效应：在微观尺度下，流体流动呈现出与宏观流体不同的特性。

流体的惯性效应较小，粘性效应和表面张力效应较大。

这导致流体在微通道内的流动具有较高的黏度和较小的湍流程度。

这些流体动力学效应对混合过程产生了重要影响。

2.对流混合：在T形微通道结构中，两种或多种流体在进入通道时，在流体动力学效应的影响下快速混合。

由于流体的黏性，流体之间难以快速分散和扩散。

因此，在相对较短的通道内，混合主要通过对流传质进行。

流体在通道中快速混合，形成用于混合的边界层，然后这些混合的边界层进一步混合形成更大的混合区域。

3.扩散混合：在对流混合之后，混合结果可能不均匀，存在一些区域的浓度差异。

这时，扩散效应起到重要作用，将浓度差异减小。

扩散混合是在流体分子之间的随机运动下进行的。

由于分子的热运动，流体分子会自发地从浓度较高的区域向浓度较低的区域扩散，直至达到更为均匀的浓度分布。

4.体积膨胀效应：在T形微通道结构中，由于进入通道的流体体积不同，流动速度也不同。

在进入通道的交叉口处，流体会发生相对的挤压和膨胀。

这种体积膨胀效应会导致流体流动发生转向和扩散，从而促进混合。

综上所述，T形微通道结构中的流体混合规律主要包括对流混合、扩散混合和体积膨胀效应。

这些效应相互作用，共同促进流体的混合，使得流体在较短的通道内实现较高程度的混合。

流体混合规律对于设计高效的微流体混合器非常重要，可以通过优化通道的尺寸、形状和入口条件等方式来提高混合效果。

微通道换热器知识总结(全面详细)

微通道换热器知识总结（全面详细）微通道，也称为微通道换热器，就是通道当量直径在10-1000μm的换热器。

这种换热器的扁平管内有数十条细微流道，在扁平管的两端与圆形集管相联。

集管内设置隔板,将换热器流道分隔成数个流程。

与传统化工生产相比，微通道在精细化工领域具有很大的开发潜力和广泛的应用前景。

所以我们一起来从几个反面了解一下微通道吧。

一、微通道反应器简介微通道反应器本质上讲是一种连续流动的管道式反应器。

它包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器控制器等。

目前，微通道反应器总体构造可分为两种：一种是整体结构，这种方式以错流或逆流热交换器的形式体现，可在单位体积中进行高通量操作。

在整体结构中只能同时进行一种操作步骤，最后由这些相应的装置连接起来构成复杂的系统。

另一种是层状结构，这类体系由一叠不同功能的模块构成，在一层模块中进行一种操作，而在另一层模块中进行另一种操作。

流体在各层模块中的流动可由智能分流装置控制对于更高的通量，某些微通道反应器或体系通常以并联方式进行操作。

二、微通道反应器的原理微反应器主要是指以表面科学与微制造技术为核心，经过微加工和精密技术制造的一种多通道微结构小型反应器，而微反应器的通道尺寸仅有亚微米和亚毫米级别。

除此以外因为微反应器有优于传统化工设备1-3个数量级的传热/传质特性，所以特别适合做高放热和快速反应的实验。

微反应器原理如下：微化工技术思想源自于常规尺度的传热机理。

对于圆管内层流流动，管壁温度维持恒定时，由公式（1）可见，传热系数h与管径d成反比，即管径越小，传热系数越大；对于圆管内层流流动，组分A在管壁处的浓度维持恒定时，传质系数kc与管径成反比(公式(2))，即管径越小，传质系数越大。

由于微通道内流动多属层流流动，主要依靠分子扩散实现流体间混合，由公式(3)可知，混合时间t与通道尺度平方成正比。

通道特征尺寸减小不仅能大大提高比表面积，而且能大大强化过程的传递特性。

流体在微通道中的输运行为

流体在微通道中的输运行为引言微通道是一种尺寸在微米级别的小通道，它在科学研究和工业应用中具有重要的地位。

微通道中的流体输运行为是微通道流体力学研究的核心内容之一。

本文将介绍流体在微通道中的输运行为及其相关现象，并探讨其在科学和工程领域的应用。

1. 微通道流动模式在微通道中，流体流动可以由多种模式描述。

根据流动速度和流体性质，我们可以将微通道流动分为层流和湍流两种模式。

1.1 层流在低速流动条件下，流体粒子之间的相对速度较小，流体流动呈现出有序的分层结构。

这种流动模式称为层流。

层流的特点是粘性力主导，流体粒子沿通道壁移动的速度较快，而通道中央的流体粒子移动速度较慢。

层流的流动性质稳定，适用于微通道中的微流控制和混合反应等应用。

1.2 湍流在高速流动条件下，流体粒子之间的相对速度较大，流体流动呈现出随机和混沌的运动状态。

这种流动模式称为湍流。

湍流的特点是紊动力主导，流体粒子之间发生强烈的相互作用，导致流动的高速混合和能量耗散。

湍流的流动性质复杂而不稳定，适用于微通道中的传热和质量传递等应用。

2. 微通道流动行为在微通道中，流体的流动行为主要受到流体性质、微通道尺寸和壁面效应等因素的影响。

下面将介绍几种典型的微通道流动行为。

2.1 压降在微通道中，由于流体的黏性阻力和摩擦阻力，流体在通道中的压力会逐渐降低。

这种压力降称为压降。

压降大小与微通道的尺寸、流体的黏性和流速有关。

通过控制压降，可以实现微通道中的流体控制和调节。

2.2 波动由于微通道尺寸小，微通道流体流动时可能会产生波动现象。

波动的产生与流体的流速、通道的几何形状以及壁面的特性等有关。

波动不仅对流体输运行为产生影响，还可能导致流体的混合和传热效果的改变。

2.3 分离在微通道中，由于流体的流动速度和通道几何形状的影响，流体可能会发生分离现象。

流体的分离导致了质量和动量的重新分配，对流体的输运行为产生重要影响。

分离现象的研究对于微通道的设计和优化具有重要意义。

双T型微通道内气液液三相分散规律

双T型微通道内气液液三相分散规律王凯;吕阳成;秦康;骆广生【摘要】研究了双T型微通道内气液液三相微分散过程,获得了水包油包气复乳型三相流和含有气泡的液液平行流两种主要流型,探讨了流体的进料顺序、三相表观流速和微通道内受限空间对于三相流型的影响,建立了流型分布图表.制备了平均体积在22～54 nl的单分散微气泡和平均体积在60～81 nl的油包气复合分散流体,根据气相在Rayleigh-Plateau效应下的破碎机制建立了基于气液相比的分散尺寸数学模型.%The fluid dynamics of the gas-liquid-liquid three-phase micro-dispersion process was studied in a double T-junction microchannel device. Two main flow patterns named " gas-in-oil-in-water coupled emulsion flow" and "bubble contained oil-water parallel flow" were observed and the effects of fluid feeding sequence, superficial velocity and confined microchannel on those flow patterns were discussed. A flow pattern map was established based on the experimental result to describe the flow pattern evolution. Mono-dispersed micro-bubbles with average volume ranging from 22 nl to 54 nl were controllably prepared together with the gas-in-oil coupled dispersed phase, whose average volume changed from 60 nl to 81 nl. Based on the Rayleigh-Plateau break-up mechanism of gas phase, mathematical equations were established to calculate the dispersed volumes of bubbles and coupled emulsions.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2013(064)002【总页数】6页(P470-475)【关键词】微化工系统;微流控;微通道;气液液三相【作者】王凯;吕阳成;秦康;骆广生【作者单位】清华大学,化学工程联合国家重点实验室,北京100084;清华大学,化学工程联合国家重点实验室,北京100084;清华大学,化学工程联合国家重点实验室,北京100084;清华大学,化学工程联合国家重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TQ025.5引言随着化工新技术的发展，微化工系统逐渐成为了化学工程领域的热点方向之一。

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ＤＯＩ：１０．１１９４９Ｕ．ｉｓｓｎ．０４３８－１１５７．２０１５０６５１
中图分类号：ＴＱ０２５．５
文献标志码：Ａ
文章编号：０４３８ —１１５７（２０１５）０８ —２９４０ —０７
第６６卷第８期２０１５年８月
化
工学
报
、，ｏ１．６６Ｎｏ．８
Ａｕｇｕｓｔ２０１５
一研一一究一一论一一文一
ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌ
微通道内传递对液凯，骆广生
（清华大学化学工程联合国家重点实验室，北京１０００８４）
摘要：在同轴环管微通道中，采用水／正辛醇形成两相体系，利用硫酸向水中传质并释放热量以实现伴随传质传热的微分散过程，研究了两相流速、硫酸浓度对两相流型和液滴大小的影响规律。结果发现，传递会引发Ｏ／Ｗ／Ｏ新流型的产生和流型分布区域变化。探讨了传递强度对于分散液滴尺寸的影响，通过计算液滴脱落时的动态界面张力，分析了传质和传热对于液液微分散影响的大小。关键词：微通道；传递；界面张力；液液两相流
ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄｗｉｔｈｍａｓｓａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｌｏｆｗｒａｔｅａｎｄｓｕｌｆｕｒａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｌｏｆｗｐａｔｔｅｒｎ
ｎｅｗＯ／Ｗ／Ｏｌｏｆｗｐａｔｔｅｍａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｉｎｆｌｏｗｐａ￣ｅｍｍａｐｓ．Ｉｔｗａｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｓｉｚｅｄｅｃｒｅａｓｅｄ
Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｒａｎｓｆｅｒｏｎｌｉｑｕｉｄ — ｌｉｑｕｉｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｎｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ
ＺＨＡＮＧＪｉｓｏｎｇ，ＬＩＵＧｕｏｔａｏ，ＷＡＮＧＫａｉ，ＬＵＯＧｕａｎｇｓｈｅｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌｏｆｗａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗａｔｅｒ／ｏｃｔａｎｏｌｉｎｃｏａｘｉａｌａｎｎｕｌａｒｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆｓｕｌｆｕｒａｃｉｄｉｎｔｏｗａｔｅｒｒｅｌｅａｓｉｎｇｈｅａｔｗａｓｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｌｉｑｕｉｄ — ｌｉｑｕｉｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
ａｎｄｄｒｏｐｌｅｔｓｉｚｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆｓｕｌｆｕｒａｃｉｄＣｎａｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ
ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｔｒｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｈｅｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒｒａｃｉａｌｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆａｌｌｉｎｇｏｆｄｒｏｐｌｅｔｓｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｍａｓｓａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｎｔｈｅｌｉｑｕｉｄ — ｌｉｑｕｉｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ；ｔｒａｎｓｐｏｔ；ｉｒｎｔｅｆａｒｃｉａｌｔｅｎｓｉｏｎ：ｌｉｑｕｉｄ — ｌｉｑｕｉｄｌｏｆｗ