双T型微通道内气液液三相分散规律
第2章 气液两相流的模型
多相管流理论与计算
讨论
对于水平管流
dp 0, 0 dZ 重位
x表示流向坐标
2
dp dv v v dx dx d 2
对于垂直管流
90
sin 1
以h表示高度
dp dv v2 g v dh dh d 2
多相管流理论与计算
而对于不可逆过程来讲：
以 dlw 表示摩擦消耗的功，则:
dqr dlw
dqr —摩擦产生的热量
dU dq pdV dlw
代入 dU 并整理得
dlw—摩擦消耗的功
dU mvdv mgsin dZ d ( pV ) dq 0
Vdp mvdv mgsin dZ dlw 0
连续性方程
质量守恒
动量方程 能量方程
动量守恒 能量守恒
多相管流理论与计算
一、均流模型的基本方程式
1．连续方程式
根据质量守恒定律
G vA 常数
2．动量方程式
取一维流段来研究，根据动量
定理，可得动量方程式：
稳定的一维均相流动
Adp dF gAdzsin Gdv
2-2
多相管流理论与计算
分气相流动
dFsg dpsg A f sg
f f sg
l v
2
2 sg
Ddz
v 2
2
dF dp 2 g dFsg dpsg
Ddz Ddz
2 g vsg
fv 2 2 f sg g vsg
2
2 dp g dpsg
分气相折算 系数
多相管流理论与计算
由于 f 0 、 f sl 和 f sg ，都是单相流动的范宁系数，很 容易求得。所以引入折算系数的实质是将求解两相流动 的范宁系数
微流控通道的种类及应用研究
微流控通道的种类及应用研究作者：王曼来源：《科学与财富》2014年第06期摘要：本文主要介绍了微流控通道是三种主要要的形式及变形，另外主要讨论了不同微流通道在粒子制备方面的应用。
关键词：微流控通道种类，粒子制备微流控是在封闭微通道网络中生成和操纵液体的一种技术。
简单的说，就是在微通道中通入两种互不相溶的液体（比如水和油），分别为分散相和连续相，分散相以微小体积单元（10-9～10-12L）的液滴形式分散于连续相之中。
要形成微液滴是靠微流控的乳化作用来实现的，而乳化作用重要的一个条件是需要表面活性剂，再靠两相液滴接触时的剪切力将分散相分散于连续相之中。
根据分散相和连续相的不同，液滴可以分为W/O型液滴和O/W型液滴。
其中W/O型液滴以水为分散相，油为连续相；O/W型液滴刚好相反。
利用微流通道制备物质的过程中，通过调节微通道的直径、流体的速度、不同表面张力的流体、表面活性剂的种类及流体相遇的形式来调节合成的液滴的种类和大小。
微流控作为制备液滴和粒子的一种方便简单且产量大的方法，引起了大家广泛的关注。
1 微流控通道种类从有人利用微流通道合成物质到现在，已经有很多不同种类的通道被设计出来用以制备各自不同形状和功能的粒子。
但总的来说，按照形成分散相的形式来分，微流控主要有三种形式，第一，共轴流法（co-flow）；第二，T型通道（正交结构）方式（T-junction）；第三，流动聚焦方式（flow focusing）。
Co-flow形式微流通道的示意图如图中1（a）所示，其最基本的形式主要是将圆形毛细管的一端用拉针仪拉成锥形，同时将有尖锥形的圆形毛细管套在另一根方形毛细管的里面，方形毛细管的内径与圆形毛细管的外径相等。
向方形毛细管的一端通入连续相，另一段通入分散相，并在某一相中加入表面活性剂，在尖端剪切力的作用下形成液滴。
这种类型的通道是最基本最简单的通道。
很多学者在此基本通道基础上根据自己的需要自主设计，形成了各种各样的形式，应用于制备不同形式的产物，如Kim等在毛细管里面加入了两根尖端相对的细毛细管，分别在外部毛细管和里面毛细管中通入不同的加有表面活性剂的溶液，在剪切力的作用下形成两层甚至多层的液滴。
【流体】Fluent欧拉多相流仿真T型管气液混合流动
【流体】Fluent欧拉多相流仿真T型管气液混合流动案例描述：气水混合物在管中向上流动，然后在T 型交叉点处分流。
几何形状和边界条件如下图所示。
1、导入网格启动Fluent，选择2D求解器。
导入T eePipe.msh网格，网格文件在本文最后有下载链接。
2、模型选择多项流模型，选择Eulerian欧拉模型。
湍流模型，选择k-e湍流模型，参数设置保持默认。
3、材料设置在材料库中调出water-liquid（h2o<1>）。
4、相设置第一相设置为水。
第二相设置为空气，气泡直径为1mm。
相间动量传递的拖拽规律选择默认的schiller-naumann不变。
操作：Phase -> Interaction5、边界条件对于多相混合模型，你得在速度入口为混合物指定条件（也就是应用于所有相的条件），同时还得明确说明基本相和第二相的条件。
5.1 inlet1，就是底部进口面。
在Boundary Conditions 面板中，保持Phase 的下拉列表中的默认设置为mixture，然后点击Edit....。
在Boundary Conditions 面板中，从Phase 的下拉列表里选择water，然后点击Edit....。
在Boundary Conditions 面板中，从Phase 的下拉列表里选择air，然后点击Edit....。
在Multiphase面板中设置体积分数。
5.2 inlet2，就是顶部入口设置。
在Boundary Conditions 面板中，保持Phase 的下拉列表中的默认设置为mixture，然后点击Edit....。
在Boundary Conditions 面板中，从Phase 的下拉列表里选择water，然后点击Edit....。
在Boundary Conditions 面板中，从Phase 的下拉列表里选择air，然后点击Edit....。
在Multiphase面板中设置体积分数。
气液固三相湍流流动的E_E_L模型与模拟 (1)
第52卷第4期化工学报Vol.52l4 2001年4月Journal of Chemical Industry and Engineering(China)April2001研究论文气液固三相湍流流动的E/E/L模型与模拟闻建平黄琳周怀于宝田胡宗定(天津大学化工学院,天津300072)摘要采用基于双流体模型与粒子分散模型相结合的方法,建立了一个用于描述气液固三相湍流流动的Eulerian/Eulerian/Lagrangian模型(简称E/E/L模型).在Euler坐标系中考虑了气液两相,利用双流体模型来表述气液两相的相互关系;同时在Lagrange坐标系中考察了颗粒的运动,并把颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中.以流化床内气液固三相湍流流动为例进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好.所提出的模型及其模拟具有很好的准确性和可靠性,为研究气液固三相湍流流动提供了一种新的途径.关键词气液固三相E/E/L模型模拟流化床中图分类号TQ021文献标识码A文章编号0438-1157(2001)04-0343-06引言伴有传热、传质及反应的气液固三相流动是化工装置中的基本现象.三相流动由于其复杂性,一直是化工过程领域中困难又急需解决的关键问题之一.近几年来,随着计算机技术的发展,部分研究者开始尝试利用数值模拟的手段对气(G)、液(L)、固(S)三相流动进行模拟计算.研究三相流流动问题远比研究单相流体及两相流体的流动复杂得多,其主要困难在于相与相之间质量、动量和能量的相互作用、相互耦合关系十分复杂,难以精确描述.罗运柏等[1]及Wen Jianping 等[2]采用拟均相的处理方法,把固相看成液体的一部分,把气液双流体模型应用于G-L-S三相流动,并引入有效性质加以修正.但这些模型无法准确地描述三相流动中相与相之间相互耦合的复杂关系.而Mitra-Majumdar等[3]把G-L-S三相分别看成3种可以相互渗透的流体,提出了三流体模型,该模型虽比双流体模型较合理地考虑了气液固三相之间的相互作用,但在对固相进行流体化处理时,仍对固相黏度进行了经验化处理,并且这种处理与固体粒子分散性的本质特点相违背.Li Y和Fan L S等[4]则仅对G-L-S三相流化床内气泡尾涡的运动进行了数值模拟.总之,目前对G-L-S2000-03-24收到初稿,2000-10-24收到修改稿.联系人及第一作者:闻建平,34岁,男,博士,副教授.基金项目:国家自然科学基金(No.29706006)和中石化集团公司科技开发中心资助项目(No.X598021).三相湍流局部、微观流动的模型及其模拟精确、定量研究在国内外尚未见报道.本文将采用在Euler坐标系中考虑气液两相,利用双流体模型来表述G-L两相的相互耦合;同时在Lagrange坐标系中考察颗粒的运动,把颗粒对G-L两相的影响耦合于双流体模型中,提出Eulerian/Eulerian/La grangian模型(简称E/E/L模型),并采用天津大学胡宗定等[5]提供的G-L-S 三相流化床内局部流动特性参数的实验数据对本文所提出的模型及其模拟进行验证.1E/E/L模型在假设液体、气体为连续相,固体粒子为分散相的前提下,根据质量、动量和能量衡算原理,基于双流体模型与粒子分散模型相结合,在Lagrange 坐标系中模拟颗粒相,而在Euler坐标系中利用双流体模型来描述三相流中颗粒作用下的气液两相流流动,提出了G-L-S三相湍流流动的E/E/L模型.1.1分散粒子的处理方法采用Cundall和Strack[6]提出的分散单元法模型(distinct element method,DEM)描述G-L-S三相流中固体粒子复杂的运动状况,即根据牛顿第二定律来描述粒子的运动规律.在任何时刻t,粒子的运动方程可表示为m id v id t=f d l,i+f dg,i+E N j=1(f n,ij+f t,ij)+f b,i+m i g(1)式中f d l,i和f dg,i分别表示气体和液体作用于i固体粒子上的曳力,f n,i j和f t,ij分别为i和j粒子碰撞的法向作用力与切向作用力,f b,i为i粒子所受的浮力.f b,i可表示为f b,i=Q l V p,i g(2)式中V p,i为i粒子的体积.f d l,i可用液固之间的相对速度来表示f d l,i=C d,l P d2p4Q l|u l-v i|(u l-v i)/2(3)式中u l为液相局部速度,C d,l为液相与粒子之间相互作用的曳力系数,是局部液含率R c和固体粒子Reynolds数的函数,可用Wen和Yu[7]所给的关系式计算C d,l=24R c l-4.7Re p l(1+0.15Re0.687p l)(Re p l<1000)0.44R c l-0.47(Re p l[1000)(4)其中Re p l=|u l-v i|d p Q lL lf dg,i可用气泡尾涡和粒子之间的相互作用力来表示f d g,i=P d2p,i4R c g k o C d,g Q l|u g-v i|(u g-v i)(5)k o为量纲1的尾涡参数,可用Chern等[8]所给的关系式计算k o=0.398u0.246l u-0.646g(6)C d,g为气泡尾涡与粒子之间相互作用的曳力系数[9]C d,g=11+1.147Re-2.876p l d p2R-4.0(7)对于粒子之间相互作用力,可用i和j粒子碰撞的f n,i j与f t,ij来表达,其大小采用Cundall和Strack[6]提出的方法计算.1.2受固体粒子影响的气液双流体模型在现有G-L两相流双流体k-E模型的基础上,推导出考虑固相作为分散相对气相和液相产生影响的G-L两相双流体模型.其通式可表示为9(R c k Q k U k)9t+9(R c k Q k u kj U k)9x j=99x j R c k#U k9U k9x j+99x j U k D U k9R c k9x j+S U k+I U k+S c U k(8)式中下标j表示空间坐标,S c Uk为粒子与流体间作用源项,详见表1.1.3相间耦合1.3.1气液相间的动量传递气液相间的动量传递以相间相互作用力表达,包括相间曳力、Magnus 力、虚假质量力、Saffman力等,在本文模型中仅考虑曳力、Magnus力,其他力相对较小可忽略.气液两相的相间曳力,为了简化一般表示为F l=-F g=C f R c l R c g(u g-u l)(9) C f是相间摩擦系数,采用Mitra-Majumdar等[3]提出的表达式C f=0.75C d|u g-u l|R c g Q l/ d b(10)式中C d=24Re g l+5.48Re0.587g l+0.3Re g l=Q l d b|u g-u l|L l气泡在一个非均匀流场中运动时,由于自身的运动将在垂直于主流方向上产生一个径向升力,即Magnus力,一般模化为[10]L l=-L g=0.75R c l R c g Q l(u lr-u g r)9u lr9x(11) 1.3.2气固、液固相间的动量传递控制体积内所有固体粒子对气相、液相的作用力项为f k=ENci=1B k(v i-u k)(12) B k为气固或液固动量转化系数,当R c k<0.8时,可由著名的Ergun公式[11]得到Bk=150(1-R c k)2R c kL kd2p+1.75(1-R c k)Q kd p|u k-v i|(13)而当R c k\0.8时,用Wen和Yu[7]提出的关系式计算B k=34C d,kR c k(1-R c k)d pQ k R c-2.36k|u k-v i|(14) 1.3.3相间湍流相互作用在G-L-S三相流中,由于气泡的曳力作用、尾涡脱落、破碎等因素,均会使液相湍流加剧,这种由于气泡存在而导致的湍流,称为气泡诱发湍动(bubble-induced turbulence)[12],用P b表达.在二维情况下可表示为P b=0.53[F lx(u g x-u lx)+F lr(u g r-u lr)](15)固体粒子对液相湍动的影响用固体湍动生成项G p 来表示G p=ENci=1f d l,i(u l-v i)(16)1.4数值求解本文模拟对象为文献[5]实验中的G-L-S 三相流化床反应器,直径0.284m,高2.4m.气相为空气,液相为水,粒径和密度分别为1.0@10-3 m及2406.5kg#m-3的玻璃球作为固相,全塔平均R c s为34%.#344#化工学报2001年4月Table1Governing equationsPhas es Equations t U k#U k D Uk SUkI UkS c Ukliquid phas econtinuity010Le,lPr k99z D U l9R cl9z+9r9r rD U l9R cl9r00z-mo mentum0u lx L e,lL e,lPr k-R c l9p9z+Q l g+99z R c l#U l9u lz9z+9r9r rR c l#Ul9ulr9z+99z u lz D U l9R cl9z+9r9r ru lz D U l9R cl9zF lz f lzr-mo mentum0u lr L e,lLe,lPr k-R c l9p9r+99z R c l#U l9ulz9r+9r9r rR c l#Ul9ulr9r+99z u lr D U l9R cl9r+9r9r ru lr D U l9R cl9r)F lr+F l f lrkinetic energy0Ku e,lPr k0R c l(G T-Q l E)R c l P b R c l G p turbulent diss ipation0ELe,lPr E0R c lEK(C l G T-C2Q l E)R c lEKC l P b R c lEKC l G pgas phas econtinuity010L e,gPr k99z D U g9R cg9z+9r9r rD U g9R cg9r00 z-mo mentum0u g z L e,gL e,gPr k-R c g9p9z+Q g g+99z R c g#U g9u g z9z+9r9r rR c g#Ug9u g r9z+99z u g z D U g9R c g9z+9r9r ru g z D U g9R c g9zF g z f g z r-mo mentum0u gr L e,gL e,gP rE-R c g9p9r+99z R c g#U g9ug z9r+9r9r rR c g#U g9ug r9r+99z u g r D U g9R cg9r+9r9r ru g r D U g9R cg9rF g r+L g f g rL e,k=L k+L T,k,L T,l=0.09Q l k 2E,L T,g=Q g LT,l QlT2pC1=1.44,C2=1.92,P rk =1.0,P rE=1.3,T p=1.0G T=L T,l29ulz9z2+9ulr9r2+u lrr2+9ulr9z+9ulz9r21.4.1计算域和边界条件因流化床内的流体流动具有轴对称性,故取对称轴截面的一半为计算区域.(1)入口边界条件,采用实验值为入口条件K k,in=0.003u2k(17)E k,in=0.09K 3/2 k,in0.03W/2(18)(2)壁面边界条件,在壁面上取不渗透及非滑移为边界条件,因而此处各相速度为零.对靠近壁面的第1个网格点,采用壁面函数方法处理.(3)轴对称线(r=0)处边界条件9ug9r=9ul9r=9us9r=9K9r=9E9r=0(19)9R c g9r=9R c l9r=9R c s9r=0(20)v g=v l=v s(21)(4)出口边界,设定出口处气液各参量均充分发展,即9u kx9x=9u kr9x=9K k9x=9E k9x=0(22)1.4.2数值求解方法采用基于求解双流体模型I PSA(interphase-slip-algorithm)算法和求解粒子分散模型PSIC(particle-source-in-cell)算法相结合#345#第52卷第4期闻建平等:气液固三相湍流流动的E/E/L模型与模拟的三相耦合算法,对G-L-S 三相湍流过程局部流动性能进行数值模拟.2 模型验证应用本模型模拟得到的局部R c g 、局部R c s 和u lz模拟值与文献[5]中的实验值进行了比较,其结果如图1~图9所示.从这些图中不难看出:模拟值与其相应的实测值吻合较好,其中局部R c g ,90%以上的数据点都在?20%的误差范围之内,平均误差为10.4%;局部R c s ,85%以上的数据点都在?20%的误差范围之内,平均误差为15.3%;Fig.1 Effect of superficial gas velocity on local gas holdup(U l 0=2.105@10-2m #s-1)U g0@102/m #s -1:p1.204;o2.408;v4.093;@ 6.077Fig.2 E ffect of superficial liquid veloci ty on local gas holdup(U g0=2.450@10-2m #s -1)U l 0@102/m #s -1:p2.105;o2.806;v3.596;@4.648Fi g.3 Comparison between experimental data and simulated results of local gas hold upu l z ,85%左右的数据点都在?20%的误差范围之内,平均误差为20.5%.同时实验和模拟也得出了以下相同的结果.(1)G-L-S 三相流化床中的局部R c g 在径向上是不均匀分布的,在塔中心处为最大,塔壁处最小.随着表观气速的增加,局部R c g 也随之增大,且其径向分布更加明显.局部R c g 随着表观液速的增加而减小.(2)局部R c s 在塔中心处的值最小,塔壁处最大.随着表观气速的增加,局部R c s 的径向分布更加明显.局部R s c 随着表观液速的增加而减小.Fig.4 Effect of superficial gas velocity on local solid holdup(U l 0=2.105@10-2m #s -1)U g 0@102/m #s -1:p1.204;o2.408;v4.093;@ 6.077Fig.5 Effect of superficial liquid velocity on local solid holdup(U g0=2.450@10-2m #s -1)U l 0@102/m #s -1:p2.105;o2.806;v3.596;@4.648Fi g.6 Comparison between experimental data and simulation results of local solid holdup#346# 化 工 学 报 2001年4月Fi g.7 Effect of superficial gas velocity on local axial liquid velocity(U l 0=2.105@10-2m #s -1)U g0@102/m #s -1:p1.204;o2.408;v4.093;@ 6.077Fig.8 Effect of superficial liquid velocity on local ax ial liquid velocity(U g0=2.450@10-2m #s-1)U l 0@102/m #s -1:p2.105;o2.806;v3.596;@4.648Fi g.9 Comparison between experimental data and simulated results of local axial liquid velocity(3)G-L-S 三相流化床中局部u lz 在径向上是不均等分布的,在塔中心处为最大,塔壁处最小,在一定的条件下靠近塔壁处的液速还会出现负值,产生回流现象.随着表观气速的增加,局部液相轴向速度增大,而且其径向分布更明显.而局部液相轴向速度在本文所讨论的大塔径流化床中随液体表观速度的变化不大.通过对G-L-S 三相流化床反应器中局部R g c 、局部R s c 和局部u lz 的实验验证表明,本文所提出的E/E/L 模型及其模拟具有很好的准确性和可靠性,完全可用于模拟G-L-S 三相流化床内的局部流动性能,这对于进一步揭示G-L-S 三相流化床反应器内的局部流动性能及其过程模拟预测放大、设计均具有十分重要的理论意义.3 结 论(1)基于双流体模型与粒子分散模型相结合的方法,建立了一个用于描述气液固三相湍流流动的Eulerian/Eulerian/Lagrangian 模型(简称E/E/L 模型);(2)以流化床内G-L-S 三相湍流流动为例,进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好,证明所提出模型及其模拟结果的有效性,为研究G-L-S 三相湍流流动提供了一种新的途径.符号说明C d )))曳力系数D U )))由于流体速度脉动和相含率脉动的相互作用所产生的相扩散系数,kg #m -1#s -1d )))直径,mF k )))气液之间的曳力,kg #m -2#s -2f k )))控制体积内所有固体粒子对气相或液相的相间作用力,kg #m -2#s -2G P )))固体粒子引起的液体湍流动能生成项,kg #m -1#s -3G T )))湍流动能生成项,kg #m -1#s -3g )))重力加速度,m #s -2H )))塔高,mI U k)))气液两流体之间相互作用能的源项,k g #m -1#s -3K )))液体湍流动能,m 2#s-2L k )))径向升力即Magnus 力,kg #m -2#s -2N )))与i 粒子发生碰撞的粒子总数N c )))控制体积内的粒子总数P b )))由于气泡存在而产生的液体湍流动能,k g #m -1#s -3Pr )))湍流Prandtl 数p )))压力,Pa R )))塔半径,m R c )))局部含率,m R k c )))k 相局部含率Re g l )))气泡在液体中的局部流动Reynolds 数Re p l )))固体粒子在液体中的局部流动Reynolds 数r )))径向距离,mS,S c )))分别为流体内部能的源项和相间能的源项,kg #m -1#s -3#347# 第52卷第4期 闻建平等:气液固三相湍流流动的E/E/L 模型与模拟t )))时间,sU k 0,u k )))分别为k 相的表观流动速度和局部流动速度,m #s -1v i )))粒子局部流动速度,m #s -1W )))塔进口宽度,m #)))扩散系数,kg #m -1#s-1E )))湍流动能耗散率,m 2#s-3L ,L e ,L T )))分别为黏性系数、有效黏性系数、湍流黏性系数,Pa #s Q )))密度,kg #m -3U k )))所求问题的因变量下角标b )))气泡d )))曳力g,k ,l ,s )))分别为气相、某相、液相和固相n,r ,t,z )))分别为法向分量、径向分量、切向分量和轴向分量p )))粒子E )))湍流动能耗散率References1Luo Yunbai(罗运柏),Wen Ji anping(闻建平),Hu Zongdi ng(胡宗定).Che mical Reac tion Enginee ring and Te chnolo gy (化学反应工程与工艺),1998,14(1):106)1102Wen J P,Xu S.Che m.Eng.J.,1998,70(1):81)843M i tra-M ajumdar D,Farouk B,Shah Y T.Chem.Eng.Sci.,1997,52(24):4485)44974Li Y,Zhang J,Fan L S.Che m.Eng.Sc i.,1999,54:5101)51075Hu Zongding(胡宗定),Yu Baotian(于宝田).J.Chem.Ind &Eng.(China )(化工学报),1988,39(2):153)1616Cundall P A,Strack O D L.Geotec hnique ,1979,29(1):47)657Wen C Y,Yu Y H.Chemical Enginee ring Progress Symosium Series ,1996,62(62):100)1088Chern S H,Fan L S,Muroyama K.AIChE J.,1984,30:288)2949Jean R H,Fan L S.The Canadian J.o f Che m.Eng.,1987,65(6):881)88610Tsuji Y,Ka waguchi T,Tanaka T.Po wde r Tec hnology ,1993,77:79)8711Gera D,Gautam M,Tsuji Y,Tanaka T.Po wde r Tec hnology ,1998,98:38)4712Svends en H F,Jakobs en H A,Torvi k R.Che m.Eng.Sci.,1992,47(13/14):3297)3304MODELING AND SIMULATION OF GAS -LIQUID -SOLIDTHREE -PHASE TURBULENT FLOW BASED ON E/E/L MODELWEN Jianping,HUANG Lin,ZHOU Huai,YU Baotian and HU Zongding(School o f Chemical Engineerin g ,Tian jin University ,Tian jin 300072,China)Abstract A closed Eulerian/Eulerian/Lagrangian mathematical model (E/E/L model)for simulating gas-liquid-solid three -phase local flow was established by combining Two Fluid Model (TF M )and District Ele ment Method (DE M).This model was based on the fundamental equations of fluid mechanics.The motion of particles was described in the Lagrangian coordinates,while the gas phase and the liquid phase were dealt with in the Eulerian coordinates.Based on IPSA and PSIC solution techniques,the program of simulating gas-liquid-solid local flow was achieved.The predic ted results of local gas holdup and local solid holdup as well as local axial liquid velocity a greed well with the e xperimental data in gas-liquid-solid three-phase fluidized bed,and the applicability and reliability of this model were validated.Keywords gas-liquid-solid three-phase,E/E/L model,simulation,fluidized bedReceived date:2000-03-24.Corresponding auth or:WEN Jianping.Found ation item:s upported by the National Natural Science Foundation of Chi na(No.29706006)and SINOPEC(No.X 598021).#348# 化 工 学 报 2001年4月。
微通道内伴有化学吸收的气液二相流型
Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ０ ７ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｙ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｌ ｉ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ
ａ ｑ ｕ ｅ ｏ ｕｓ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ — Ｎ２ ａ ｎ ｄ Ｍ ＥＡ ａ ｑ ｕ ｅ ｏ ｕｓ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ — ＣＯ２ ． Ｆ ｏ ｒ Ｍ ＥＡ ａ ｑ ｕ ｅ ｏ ｕｓ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ — Ｎ２ ｔ ｗｏ — ｐｈ ａ ｓ ｅ ｆ ｌｏ ｗ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ
第４ １ 卷 第 １ ０期
２ ０ １ ３年 １ ０月
化
学
工
程
Ｖｏ ［ ． ４１ Ｎ‘ ．１ ０
０ｃ ｔ ． ２Ｏ１ ３
ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧｆ ＣＨ Ｉ ＮＡ １
微 通道 内伴 有化 学 吸 收 的气 液 二 相 流 型
李春 芳 ，朱春 英 ，付 涛涛 ，马友 光 ，刘 东志 ，高 ＊ － ７ 群
Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ １ ０ ０ ３ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｇ ａ ｓ — ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｔ ｗｏ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｌｏ ｆ ｗ ｗａ ｓ ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｌ ｙ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ａ ｍｅ ｒ ａ ｉ ｎ
第六章气液固三相反应器和反应器分析
（7.10）
1
RQ
1 kQL a
1 kQs a p
(cQs cQLi )
KLSQ (cQs cQLi ) qk p (1 f )cAs
式中
（7.11）
1
K LSA
1 k AL a
1 k As a p
1
KLSQ
1 kQL
a
1 kQs a p
分别为组分A、组分Q以颗粒表面与液界面浓度差为推动力的，以 单位床层体积计的传质总系数。
2．气-液-固悬浮三相反应器
固体在气液混合物中呈悬浮状态，这样操作状态的反应器为气-液-固 悬浮反应器。气-液-固悬浮反应器可以按有无机械搅拌、流体流向、颗粒 运动状态等进行分类。大体可以分为：
（1）机械搅拌的气-液-固悬浮反应器； （2）不带机械搅拌的鼓泡三相淤浆反应器； （3）不带机械搅拌的两流体并流向上的流化床反应器； （4）不带搅拌的两流体并流向上带出固体颗粒的三相携带床反应器； （5）具有导流筒的鼓泡式的内环流反应器。
优点 （1）即使液体流量很小也容易实现均匀分布； （2）催化剂微孔易于完全充满液体，有利于提高催化剂的效率因子； （3）液体对催化剂的冲刷作用强，能延缓催化剂失活，延长操作周期； （4）气液相间的传质系数较大。
缺点 （1）因存在较大返混，使转化率下降； （2）必须采取适当的机械措施固定催化剂，否则会造成床层流态化 带走催化剂； （3）流动阻力大，气相反应物分压沿床高会明显下降； （4）气相反应物向催化剂表面传递阻力较大； （5）均相副反应量越大。
（4）当催化剂由于积炭，中毒而失活时，更换催化剂不方便。
图7.1（b）适应于当气相反应物浓度较低，而又要求气相组分达到 较高转化率时的情况，逆流操作有利于增大过程的推动力。但同时 会增加气相流动阻力，当气液两相的流速较大时，还可能出现液泛。
微通道反应器
微通道反应器报告摘要本文以微通道反应器（以下简称微反应器）为研究对象，在参阅了大量文献的基础上，对微反应器的概念、结构、分类及优缺点进行了概述。
重点分析了微反应器内流体力学特性以及微观混合特性，着重讨论了反应器内的流型理论与计算微观混合的数学模型。
最后针对微反应器在实际中的应用，简述其适合的反应体系，并分析了微反应器的典型工业应用实例。
以此来帮助我们更进一步得了解微反应器。
关键字：微反应器；流体力学；混合特性ABSTRACTThis article takes microreactor as the target of our study, and summarizes the concept, structure, classification, advantages and disadvantages of microreactor based on a large number of references. It focuses on the hydrodynamic characteristics and microscopic mixing characteristics of microreactor, and focuses on the mathematical model of the flow pattern inside the reactor theory and computation micromixing. Finally consider of the application of microreactor in practice, this article outlines suitable reactor system of microreactor, and analyzes the typical examples of industrial applications of microreactor. In order to help us get further understand on microreactor.Key words：Microreactor, Hydromechanics, Characteristics of mixing目录前言 (1)第1章微反应器概述 (3)第1.1节微反应器的概念 (3)第1.2节微反应器的起源与演变 (4)第1.3节微反应器的结构 (5)第1.4节微反应器的分类 (6)第1.5节微反应器的特点 (7)1.5.1 微反应器的优点 (7)1.5.2 微反应器的缺点 (9)第2章微反应器流体力学与混合特性 (11)第2.1节微反应器内流体力学研究 (11)2.1.1 两相流流型 (11)2.1.2 两相流的传质 (18)2.1.3 两相流的数值模拟 (19)第2.2节微反应器的混合特性 (22)2.2.1 数学模型方程 (22)2.2.2 混合效率的计算 (24)第3章微反应器的应用 (29)第3.1节微反应器适合的反应体系 (29)第3.2节微反应器的工业应用实例 (31)3.2.1 微反应系统合成生物柴油 (31)3.2.2 微反应技术在有机合成中的应用 (32)结语 (35)参考文献 (37)致谢 (39)前言近年来，纳米材料成为高科技发展的重点，已经成为国际竞相争夺的一个科技战略制高点，也是我国高科技发展的重点[1]。
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近年来，由于其具有高传质率、高效热交换能力和轻质化等优势，形微通道结构成为了传热开发和工程设计中的热革命性技术。
但是形微通道结构的研究一直是研究的难度较大的，对其内部流体混合规律的研究及其对工程应用的指导尤为重要。
因此，针对形微通道结构中的流体混合规律进行研究，对科研活动和工程应用具有重要意义。
形微通道结构中的流体混合规律从本质上来说，是利用流体流动特性以及形微通道的形状和结构设计属性来解释的，它的本质是对不同的惯性流动空间的局部混合规律，其作用是实现“隔物”混合。
如何利用尺寸微小的形微通道结构实现混合，是一项相当具有挑战性的考验。
形微通道结构中的流体混合机理以及形状混合的形式，往往是建立在不断变化的流动状态和非稳态混合条件下形成的，因此，对通道内流场运动过程中流体混合规律的研究，应该遵循其结构、非线性及混合过程的规律性。
研究表明，形微通道结构的特点在于它的形状简单，使流体混合结构更具有空间强迫性，流体在其中形成的分层状态往往是压力驱动和温度驱动的组合；其中所包含的对流和湍动，具有强迫性和自感应性，从而影响着流体在形微通道节点间的混合情况，这也是形微通道结构中的流体混合规律的特点。
此外，近年在形微通道结构中的流体混合研究中，发展出了比较类似的研究方法，即利用有限体积模型（FVM）和有限差分模型（FDM）等进行流体的数学建模，进而探讨形微通道结构中的流体混合规律及其对模型数值解析的影响。
在这种研究方法中，可以探究一定范围内流体传质和传热过程，有效地减少研究中的不确定性，及时、有效地得出更加值得信赖的结果。
此外，形微通道结构中流体混合规律的研究尚需探究一些关键技术，比如混合过程中流体参数的实时在线监测技术、流体混合器的优化设计技术和多路分流的浪涌管理技术等。
在实现形微通道结构应用的可行性上，这些技术的改进也将拉近应用距离，更好地服务于工程中的实际问题。
总的来说，形微通道结构中的流体混合规律，是探索形微通道结构运用于工程应用的关键。
双层组合桨搅拌槽内气液微观分散特性
第37卷第8期2009年8月 化 学 工 程CHE M I CAL E NGI N EER I N G (CH I N A ) Vol .37No .8Aug .2009基金项目:国家重点基础研究专向经费资助项目(2006CB623804)作者简介:李良超(1976—),男,博士研究生,研究方向为多相流与计算流体力学,E 2mail:tchllc@;冯连芳,通讯联系人,E 2mail:fenglf@zju .edu .cn 。
双层组合桨搅拌槽内气液微观分散特性李良超,王嘉骏,顾雪萍,冯连芳(浙江大学化学工程与生物工程学系化学工程国家重点实验室,浙江杭州 310027)摘要:采用双电导电极探针法对双层组合桨搅拌槽内气液相界面积特性进行了实验研究,考察了通气量、搅拌转速和桨组合对槽内相界面积的影响。
结果表明:对于上层桨为上翻斜叶桨和下层桨为凹叶桨的组合,随着通气量的增加,搅拌槽内大部分区域的相界面积增大,但在槽底区域减小。
随着搅拌转速的增加,在叶轮区域的相界面积增加明显,而在槽底和液面区域基本不变化。
上下层桨的分散能力和气体分布器结构和操作条件密切相关。
对于近壁管式气体分布器搅拌槽,在较低通气量下,上层桨对气液分散起着主要作用,而在高通气量下,下层桨的作用增强,起主要作用。
带圆盘的搅拌桨对气体具有良好的阻缓作用,不同气速下均具有优异的气液分散能力。
关键词:气液搅拌槽;组合桨;气液相界面积;双电导电极探针中图分类号:T Q 32.5.15 文献标识码:A 文章编号:100529954(2009)0820024204Local gas 2li qui d dispersi on properti es i n a dual 2impeller sti rred vesselL IL i a ng 2chao,W ANG J i a 2jun,GU Xue 2p i n g,FENG L i a n 2fang(State Key Laborat ory of Che m ical Engineering,Depart m ent of Che m ical and B i ochem ical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,Zhejiang Pr ovince,China )Abstract:The l ocal gas 2liquid interfacial area in a dual 2i m peller aerated vessel was measured with double 2ti p conductivity p r obes f or investigating the influence of gas inlet rate,r otati onal s peed and i m peller combinati on on the interfacial area in the vessel .The result shows that for the i m peller combinati on with up 2pu mp ing p itch turbine as upper i m peller and concave blade turbine as l ower i m peller,the gas 2liquid interfacial area rises with the increase of the superficial vel ocity in the vessel,expect for that in the bott om regi on .The gas 2liquid interfacial area increases obvi ously in t w o i m peller regi ons with increasing r otati onal s peed while al m ost unchanged in bott om regi on and surface regi on .The gas dis persi on capabilities of upper and l ower i m peller were affected by the structure of the s parger and operating conditi on .For the vessel discussed herein,at the l ow gas inlet rate,the upper i m peller contributes more f or the gas dis persi on .W ith the increase of the gas inlet rate,the effect of the l o wer i m peller increases and gradually shows the maj ority contributi on t o the gas dis persi on .The i m pellers with disc can p revent the air escape fr o m the vessel and perfor m g ood gas dis persi on .Key words:gas 2liquid stirred vessel;i m peller co mbinati ons ;gas 2liquid interfacial area;double 2ti p conductivity pr obes 气液搅拌反应器因其操作灵活,适用性强的优点,在工业生产中应用广泛。
对流梯形微通道内气液两相流动的数值研究
关键词 ： 微通道 ； 两相流 ； 气泡 ； 数值模拟
Ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ — — ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｔ ｗ ｏ— — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｉ ｎ ａ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ— — ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ
ｏ ｆ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｓ ｕ ｐｅ ｒ ｆ ｉ ｃ ｉ ａ ｌ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ， ｓ ｕ ￣ａ ｃ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ．Ｔｈｅ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｂ ｕｂ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｑｕ ｉ ｄ ｃ ｏ ｌ —
ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＶＯＦ ．Ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ，ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ
（ 郑 州 大 学 热 能 工 程 研 究 中心 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ２ ）
摘要 ： 采用 Ｖ Ｏ Ｆ方法 ， 对梯 形微通道 内不可压缩 气液两相 流动进行 了数值模拟研 究 ， 详 细分析 了气 泡形成过
程， 以及 当量直径 、 截 面形 状 、 液体表面张力和粘度等对 气泡 液柱形成 过程和 长度 的影响 ， 拟合 出微通道气 泡液柱 长度计算公式 。结果表 明： 气泡 液柱 的长度受 表观气速和表观液速的影响较大 ； 表面张力 对气泡尺寸 的影响较小 ， 当液体粘度增加为水粘度 的 １ ０倍 时 ， 形成的气泡形状不规则 。增大表面张力 ， 形成 气泡 的时间增加 ； 增 大粘度 ， 形
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第６４卷第２期 ２０１３年２月 化工 ＣＩＥＳＣ 学报
Ｊｏｕｒｎａ１ Ｖｏ１．６４ Ｎｏ．２
Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１３
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 （清华大学，化学工程联合国家重点实验室，北京１０００８４）
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 ｎ１的单分散微气泡和平均体积在６Ｏ～８１ ｎ１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。 关键词：微化工系统；微流控；微通道；气液液三相 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４３８—１１５７．２０１３．０２．００９ 中图分类号：ＴＱ ０２５．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：０４３８—１１５７（２０１３）０２—０４７０—０６
Ｇａｓ。＿ｌｉｑｕｉｄ－＿ｌｉｑｕｉｄ ｔｈｒｅｅ。。ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ。。ｓｃａｌｅｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ａ ｄｏｕｂｌｅ Ｔ－ｊ ｕｎｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒ０ｃｈａｎｎｅｌ ｄｅｖｉｃｅ
ＷＡＮＧ Ｋａｉ。ＬＵ Ｙａｎｇｃｈｅｎｇ，ＱＩＮ Ｋａｎｇ。ＬＵＯ Ｇｕａｎｇｓｈｅｎｇ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓ—ｌｉｑｕｉｄ—ｌｉｑｕｉｄ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒｏ—ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ａ ｄｏｕｂｌｅ Ｔ—ｊ ｕｎｃｔｉｏｎ 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—ｏｎ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｐｈａｓｅ。ｗｈｏｓｅ ａｖｅｒａｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ６０ ｎｌ ｔｏ ８１ ｎ１．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．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ；ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ；ｇａｓ—ｌｉｑｕｉｄ—ｌｉｑｕｉｄ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ
丘 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。微化工系统的设 计和应用主要基于微尺度下流动、分散、传递和反 ２０１２—０７—２７收到初稿，２０１２—０９一 联系人及第一作者：王凯（１９８３）， 基金项目：国家自然科学基金项目 化学工程联合国家重点实验室开放课题项 １ｏ收到修改稿。 男，助理研究员。 （２１０３６００２，２１ １０６０７６） 目（ＳＫＬ－ＣＨＥ－１１ＡＯ１）。 应的基本规律，其中微尺度下多相分散问题是重要 的研究方向，对于微尺度下分散方式、流型以及分 散尺度变化规律的认识是调控微结构设备内混合和 传递性能的重要依据 。关于微尺度多相分散问题 的研究结果表明：在微通道内存在挤压、剪切、射
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２０１２——０７——２７． Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：Ｄｒ．ＷＡＮＧ Ｋａｉ，ｋａｉｗａｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ． ｅｄｕ．ｃｎ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍ：ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（２１０３６００２，２１１０６０７６）ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＳＫＬ－ＣＨＥ一１１Ａ０１）． 第２期 王凯等：双Ｔ型微通道内气液液三相分散规律 ・ ４７５ ・ ［４］
［５］ ［６］ ［７］ ［８］ ［９］ ［１Ｏ］ ［ｕ］ ［１２］ ［１３］ ［１４］ ［１５］ Ｌａｂ Ｃｈ Ｐ，２００６，６（１２）：１４８７—１５０３ Ｔｏｓｔａｄｏ Ｃ Ｐ，Ｘｕ Ｊ Ｈ，Ｌｕｏ Ｇ Ｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｌｏｗ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｗｅｔｔｉｎｇ ｉｎ ａ Ｔ—ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｊ．， ２０Ｕ，１７１（３）：１３４０—１３４７ Ｕｔａｄａ Ａ Ｓ，Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ—Ｎｉｅｖｅｓ Ａ，Ｓｔｏｎｅ Ｈ Ａ．Ｗｅｉｔｚ Ｄ Ａ．Ｄｒｉｐｐｉｎｇ ｔｏ ｊｅｔｔｉｎｇ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃｏｆｌｏｗｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｓｔｒｅａｍｓ ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｗ．Ｌｅｔｔ．，２００７，９９：０９４５０２９ Ｘｕ Ｊ Ｈ，Ｌｉ ＳＷ，Ｔａｎ Ｊ，ＷａｎｇＹ Ｊ，ＬｕｏＧ Ｓ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ ｄｒｏｐｌｅｔ ｉｎ ａ Ｔ—ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．ＡＩＣｈＥＪ．，２００６，５２（９）：３００５—３０１０ Ａｎｎａ Ｓ Ｌ，Ｂｏｎｔｏｕｘ Ｎ，Ｓｔｏｎｅ Ｈ Ａ．Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ“ｆｌｏｗ ｆｏｃｕｓｉｎｇ”ｉｎ ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．，２００３，８２（３）：３６４—３６６ Ｇｕｉｌｌｏｔ Ｐ，Ｃｏｌｉｎ Ａ，Ｕｔａｄａ Ａ Ｓ，Ａｊｄａｒｉ Ａ．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａ ｊｅｔ ｉｎ ｃｏｎｆｉｎｅｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ—ｄｒｉｖｅｎ ｂｉｐｈａｓｉｃ ｆｌｏｗｓ ａｔ ｌｏｗ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒｓ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，２００７，９９：１０４５０２１０ Ｘｕ Ｊ Ｈ，Ｌｉ Ｓ，Ｃｈｅｎ Ｇ Ｇ，Ｌｕｏ Ｇ Ｓ．Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅｓ ｉｎ ａ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］． ＡＪＣ Ｅ－，．，２００６，５２（６）：２２５４—２２５９ Ｘｕ Ｊ Ｈ，Ｌｉ Ｓ Ｗ，Ｔａｎ Ｊ，Ｌｕｏ Ｇ Ｓ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｒｏｐｌｅｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｔ—ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ：ｆｒｏｍ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｔｏ ｄｒｉｐｐｉｎｇ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄ．Ｎａｎｏｆｌｕｉｄ．，２００８，５（６）： ７１１ ７１７ Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ Ｍ，Ｇａｒｓｔｅｃｋｉ Ｐ，Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ Ｇ Ｍ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ ｆｏａｍｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｆｌｏｗ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ［Ｊ］．Ｓｍａｌｌ，２００７，３ （１０）：１７９２—１８０２ Ｋｈａｎ Ｓ Ａ，Ｄｕｒａｉｓｗａｍｙ Ｓ．Ｍｉｅｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｄｒｏｐｓ［Ｊ］．Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，２００９，９（１３）： １８４０—１８４２ Ｓｕ Ｙ Ｈ，Ｃｈｅｎ Ｇ Ｗ。Ｚｈａｏ Ｙ Ｃ，Ｙｕａｎ Ｑ．Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ——ｌｉｑｕｉｄ ｔｗｏ—－ｐｈａｓｅ ｍａｓｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂｙ ｇａｓ ａｇｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ［Ｊ］．Ａｊｃ＾ＥＪ．，２００９，５５（８）：１９４８ １９５８ Ｗａｎｇ Ｋ，Ｌｕ Ｙ Ｃ，Ｔａｎ Ｊ，Ｙａｎｇ Ｂ Ｄ，Ｌｕｏ Ｇ Ｓ．Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｇａｓ／ｌｉｑｕｉｄ／¨ｑｕｉｄ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒ０ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ｄｏｕｂｌｅ Ｔ ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄ． Ｎｎｎｏｆｌｕｉｄ．，２０１０，８（６）：８１３—８２１ Ａｂａｔｅ Ａ Ｒ．Ｗｅｉｔｚ Ｄ Ａ．Ａｉｒ—ｂｕｂｂｌｅ－ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｄｒｏｐ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ［１６］ ［１７］ ［１８］ ［１９］ ［２Ｏ］ ［２１］ ［２２］ ［２３］ ［２４］ ｉｎ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ［Ｊ］．Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，２０１１，１１（１０）： １７１３—１７１６ Ｘｕ Ｊ Ｈ，Ｃｈｅｎ Ｒ，Ｗａｎｇ Ｙ Ｄ，Ｌｕｏ Ｇ Ｓ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｇａｓ／ ｌｉｑｕｉｄ／ｌｉｑｕｉｄ ｄｏｕｂｌｅ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ ｉｎ ａ ｄｕａｌ—ｃｏａｘｉａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，２０１２，１２（１１）：２０２９—２０３６ Ｗａｎ Ｊ，Ｂｉｃｋ Ａ，Ｓｕｌｌｉｖａｎ Ｍ。Ｓｔｏｎｅ Ｈ Ａ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ－ｉｎ—ｏｉｌ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］． Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００８，２０（１７）：３３１４—３３１８ ＷａｎｇＷ，ＸｉｅＲ，ＪｕＸ Ｊ，ＬｕｏＴ，Ｌｉｕ Ｌ，ＷｅｉｔｚＤＡ，Ｃｈｕ Ｌ Ｙ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，２０１１，ｌｌ（９）： １５８７—１５９２ Ｗａｎｇ Ｊ Ｙ，Ｈｕ Ｙ Ｄ，Ｄｅｎｇ Ｒ Ｈ，Ｘｕ Ｗ Ｊ，Ｌｉｕ Ｓ Ｑ，Ｌｉａｎｇ Ｒ Ｊ， Ｎｉｅ Ｚ Ｈ， Ｚｈｕ Ｊ Ｔ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａ１ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ ｗｉｔｈ ｔｕｎａｂｌｅ ｓｈｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，２０１２，１２（１６）：２７９５—２７９８ Ｌｉｕ Ｇｕａｎｇｑｉ（刘光启），Ｍａ Ｌｉａｎｘｉａｎｇ（马连湘），Ｌｉｕ Ｊｉｅ （刘杰）．Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｄａｔａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（化学化工物性数据手册）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ： Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００２：７１ Ｘｕ Ｑ Ｙ， Ｎａｋａｊｉｍａ Ｍ．Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｕｐ ｏｆ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ ｍｉｃｒｏｔｈｒｅａｄ ｉｎ ａ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２００４，８５（１７）：３７２６— ３７２８ Ｗａｒｄ Ｔ，Ｆａｉｖｒｅ Ｍ，Ａｂｋａｒｉａｎ Ｍ，Ｓｔｏｎｅ Ｈ Ａ．Ｍｉｅｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｆｌｏｗ ｆｏｃｕｓｉｎｇ：ｄｒｏｐ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｃａｌｉｎｇ ｉｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｒｓｕｓ ｆｌｏｗ－ ｒａｔｅ—ｄｒｉｖｅｎ ｐｕｍｐｉｎｇ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，２００５，２６（１９）： ３７１６—３７２４ Ｘｕ Ｊ Ｈ，Ｌｕｏ Ｇ Ｓ，Ｌｉ Ｓ Ｗ，Ｃｈｅｎ Ｇ Ｇ．Ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ ｄｒｏｐｌｅｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｄｅｖｉｃｅ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｗｅｔｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，２００６，６ （１）：１３１－１３６ Ｌｕ Ｙ Ｃ，Ｘｉａ Ｙ，Ｌｕｏ Ｇ Ｓ．Ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ ｆｏｒ ａｑｕｅｏｕｓ ｔｗｏ ｐｈａｓｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ｂｒａｎｃｈｅｄ ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄ．Ｎａｎｏｆｌｕｉｄ．，２０１１，１０ （５）：１０７９—１０８６