多级定转子连续分散混合器内的微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对多级定转子连续分散混合器内(CRS)的微观混合特性进行了实验研究,得到了流量、转速、浓度、体积比等因素对离集指数的影响规律。结果表明该体系对H+浓度比较敏感,在转速为3000~6800 r/min范围内,离集指数随转速增加而下降;在低操作转速下,随着流量增加,离集指数先迅速减小后缓慢增加。与常见的搅拌反应器相比,多级定转子连续分散混合器具有优良的微观混合性能,特别适合于快速反应过程。     

微通道反应器微观混合效率的实验研究

采用碘化物 碘酸盐体系作为平行竞争反应体系,利用化学探针法对Y型和T型微通道反应器的微观混合性能进行了研究。实验探讨了反应物浓度、体积流量、体积流量比等条件对微通道反应器微观混合效率的影响。结果表明,不同结构的微通道反应器有不同的H⁺浓度范围,Y型微通道为0.02～0.06mol/L;T型微通道为0.06～0.08mol/L。此外,反应物浓度的减小（尤其是关键组分H⁺浓度的减小）,体积流量的增大及体积流量比的减小均有利于微观混合效率的改善;小流量下,T型微通道的微观混合效率明显优于Y型,但当体积流量增大到一定值时,两种微通道反应器的微观混合性能基本相当。     

周期性压力对T型微管内二元流体混合效果的影响

在微流动领域经常涉及到试剂的混合问题,但是在微设备中,雷诺数Re低,流体趋向于形成层流,很难发生有效的混合.通过对微管内流体施加周期性压力使流速随时间呈周期性变化可以有效促进微流动混合.运用格子Boltzmann方法模拟了T型微管内流体的流速随时间呈正弦曲线变化而导致的混沌现象.结果发现,混沌混合的效果取决于两流体流速的相位差、流速的变化周期和系统的雷诺数Re.     

基于数值模拟的液滴式微混合器性能研究

基于有限体积法,建立了直通道、V形通道和U形通道3种不同结构的液滴式微混合器模型,并采用流体体积函数(VOF)和用户自定义标量方程(UDS)模型模拟微混合器的混合过程。模拟结果表明,在经过10 ms混合之后V形微通道的混合效果最好,混合度高达99.5%,但其单位长度消耗的能量最多;U形和V形微混合器均利用弯道对液滴内部造成扰动,从而促进混合并且明显提升了混合效率;直通道微混合器仅靠扩散作用进行混合,混合效率低。     

一种棋盘形分布表面电势的电渗微混合器设计

提出了一种新型的电渗微混合器设计方案.在管道的顶部和底部采用棋盘形交替分布的表面电势,当管道内施加电场,这些交替分布的表面电势会在微管道内诱导复杂的波状电渗流动,折叠(fold)和拉伸(stretch)管道内的流体,使混合效果得到增强.数值模拟结果显示该混合器的混合效果得到了很大的增强.首先通过两个三维算例的比较,验证了数值模拟的可靠性;然后基于对流场结构的分析,定性地阐述了这种微混合器增强混合的机理;同时探讨了不同参数对这种微混合器性能的影响.     

一种新型的数字化微粉体混合器

利用压电陶瓷驱动器产生的脉冲惯性力来驱动和扰动微流体,实现了粉体流的均匀离散和微喷射,具有数字可控性.设计了一种粉体微混合器,该微混合器将玻璃微管道拉制仪拉制的三根微管道组合起来,形成含有两个进口与一个出口的微流道,无需复杂的玻璃微加工技术及键合、芯片钻孔等工艺.工作时通过数字化控制每一根进料微管道内的粉体喷射至混合腔内,实现粉体的微混合,最终生成的混合物由微混合器出口喷射而出.进行了300目银粉和280目刚玉粉的混合实验,证明该混合器可以用于粉体的微混合.     

叶片宽度比对同心双螺旋静态混合器混合性能的影响

同心双螺旋静态混合器是一种新型的静态混合装置,能够实现流体在混合管内的同心反向螺旋流动。为探究同心双螺旋元件内外叶片宽度比对混合效果的影响规律,利用Fluent中多相流混合模型对低雷诺数状态下该混合器内的混合过程进行了数值模拟,研究结果表明：在较低雷诺数下,同心双螺旋静态混合器与对应尺寸的传统Kenics型混合器相比混合效果明显提升,在叶片宽度比e为0~3/2时混合效果提升6.9%~28%;随着内外叶片宽度比的增大,混合效果呈现先增后减的规律,当e=2/3时混合效果最好;在不同的宽度比下,流体的分离强度沿混合管轴向变化规律相同,即在第一个混合元件内分离强度下降缓慢,第二、三个元件内下降迅速,第四个元件内几乎保持不变而处于维持混合状态,说明本文所研究的混合器使用较少的混合元件即可达到较好的混合效果。     

关于微流体混和器发展的研究

简单介绍了微混和器,主要综述了基于MEMS的微流体混合器的种类,工作原理及国内外研究现状,探讨了不同的微混合器结构型式及其在微反应系统中的应用,列举了近年来研究微流体混合器的成果,展望了微混和器的发展前景,对了解微流体混合器的工作原理和应用有一定的参考意义。     

被动式旋流微混合器的实验研究

目的:设计和制作一种被动式旋流混合器,为药品分析和生物制剂提供新选择.方法:从层流扩散混合机理出发,设计利用流体自身旋转提高混合效益的被动式旋流微混合器.提出了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)旋流式微混合器的一种简易制作方法,并从理论上分析了在超纯水环境中紧固方法实现微混合器基片和盖板之间封合的可行性.结果:采用体试显微镜和表面轮廓仪对制作的旋流式微混合器形貌、混合腔深度及加工表面粗糙度进行了表征.结论:在一定尺度范围内随混合腔深度的增加,混合器混合性能得到改善,微混合器可以作为生物制剂和药品分析的新选择.     

Kenics型静态管道混合器内污泥药剂混合最佳药剂流速

污泥处理工艺中,需对原污泥添加药剂,文章选用Kenics型静态管道混合器(简称SK型管道混合器)对污泥与药剂进行混合。利用Gambit软件对SK型管道混合器内流体进行三维建模,结合Fluent软件选用Mixture多相流模型对管道混合器内污泥、药剂两相流进行模拟仿真,得到不同药剂流速下药剂相的体积分数云图,得出两相混合均匀所需混合单元数与药剂流速的关系曲线。通过实验验证,仿真与实验结果最大误差在10%以内,所分析的SK型管道混合器最佳药剂流速为1.0m/s时,两相混合均匀所需的混合单元数最少,为7.5个。     

基于电渗流驱动的涡流诱导微混合器

 以电渗流为驱动,设计出一种采用涡流诱导增强混合的微米级混合器。通过控制混合方腔上下壁面电渗流的大小和方向,可诱导腔内流体产生不同的涡流形态,本文重点研究电渗流驱动下形成一个涡流和两个涡流时的混合特性,称相应涡流形态诱导混合下的模式为单涡模式和双涡模式,并采用数学模拟方法定量地研究了两种混合模式下典型的稳态特性和动态特性。研究结果表明：所设计的混合器具有流道短、结构简单,调控方便,可实现高效、连续和稳定的混合等特点;两种混合模式中,双涡诱导混合模式具有更好的应用价值。     

多孔分散微结构混合器中流动及其混合性能的CFD模拟

在对多孔分散微结构混合器内流动现象进行分析的基础上,选择标准的k-ε模型和多环境模型,以商业CFX软件为基本工具,建立了模拟多孔分散微结构混合器的几何模型,对于孔半径为10,20,30,50,70μm的微结构混合器内的流动、混合性能进行了模拟,并利用模拟结果讨论了孔径、流速等因素对于混合性能的影响规律。     

销钉机筒挤出机混合段的混合性能

使用有限元法数值模拟有销钉和无销钉混合段流道内胶料的三维等温流场,用粒子示踪分析方法比较两者的混合性能.研究结果表明,有销钉混合段流道内,销钉局部打乱了胶料的运动轨迹,打散了滞留熔体,6个销钉所在横截面的流场被分成6个区域.料流被迫改变方向重新排列;胶料熔体的速度梯度增加;随着胶料速度梯度的增大,胶料的剪切应力增大,混合指数分布均匀.有销钉混合段的11个截面平均分离尺度小于无销钉混合段的10%.机筒销钉对于分散混合有一定的强化作用,其混合程度高于无销钉结构.     

引射混合器数值模拟及性能预测方法研究

通过引射混合器主次流不同压比下混合管内流场的模拟计算,确定了该几何构形下发生壅塞时的主次流压比.对高压比下次流壅塞现象的研究表明,壅塞以后继续增大压比,当主流出口静压远大于混合管静压时,混合管内气流只经历一次膨胀和再压缩的过程.同时激波位置固定,不再随压比的继续增大发生变化.基于准一维控制体模型、Fabri壅塞假设模型和连续方程,提出了能有效预测引射器最高性能的饱和超音速模型,推出了此模型下引射系数与总压比和面积比之间的关系.由此得到直接反映引射器性能的特性曲线和修正曲线.最后把解析结果与数值计算的结果进行对比,验证了该模型的有效性.     

新型RAF翼型轴流桨的开发

提出了新型ＲＡＦ翼型轴流桨的设计方法，对该桨叶的混合性能进行了系统研究。结果表明，ＲＡＦ桨与圆盘透平桨相比，具有泵送流量大、功耗低混合时间短、分隔指数小等优点，但在ＣＭＣ溶液中的容积传质系数较小。     

分流歧管的流场特性及结构优化

为了掌握除尘系统中分流歧管的结构设计对气流和粉尘分配均匀性的分布规律,利用FLUENT软件对不同几何条件下的分流歧管进行模拟计算。结果表明:歧管支管取长宽比为0.1~4.0七种情况下,当歧管横向支管的长宽比Rab为0.2时,气流体积流量分配比值在0.7578~1.1177之间,相对于其余六种条件均匀性较好;在长宽比为0.2的情况下,取面积比Rs范围在0.1~1.0七种情况,当支管的面积比从0.5~0.2降低时,气流分配曲线逐渐平稳,说明流量分配均匀性随支管面积比的减小而增大,该面积比范围内的几何结构可较均匀的分配含尘气流进入除尘设备,避免风量集中而造成的单个除尘器负荷过大,可使除尘系统发挥综合性能。     

固溶热处理对一种第三代镍基单晶高温合金组织及高温持久性能的影响

研究了固溶热处理对一种Re含量为6.5%(质量分数)的第三代单晶高温合金组织及持久性能的影响,实验结果表明:合金铸态下存在明显的凝固偏析,枝晶间区域存在大量的(γ+γ′)共晶组织。固溶过程中,共晶组织在1 335℃以上开始快速溶解,但难熔元素,尤其是Re元素的偏析需要在1 360℃以上才能有明显改善;经过1 365℃固溶后疏松含量增加至0.21%(体积分数),接近铸态下疏松含量的5.2倍。铸态及经1 360℃和1 365℃固溶热处理后合金的持久性能测试结果显示:固溶热处理显著改善了合金的持久性能,且固溶温度越高,持久性能越高。在高温持久加载过程中,铸态合金的裂纹主要沿枝晶间分布,在(γ+γ′)共晶组织处萌生;当固溶温度较低时,且枝晶干处析出了较多的TCP(topologically close-packed)相,未能充分降低Re元素的偏析可能是导致枝晶干处TCP相大量析出的主要原因;当固溶温度较高时,TCP相析出量较少。