采用VOF模型對U型微圓管中H₂SO₄/正己烷兩相的流動特性受重力的影響進行了三維數(shù)值模擬。比較了U型微圓管中的豎直向上、豎直向下和水平方向的液滴的流動形態(tài)。結果表明重力會改變液滴的尺寸和界面形態(tài),豎直向上運動時液滴的尺寸最大。分析了該通道中的壓力分布,結果表明豎直向上流動時壓降最大,水平次之,豎直向下最小。分析了通道中流體的內部流場,發(fā)現(xiàn)重力會改變通道中流體內部的流場分布,但并不會引起流體宏觀運動速度的明顯改變。 

【文章來源】：四川化工. 2020,23(04)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

U型微圓管通道的物理模型

2.1 微圓管中兩相的流動形態(tài)U型微圓管通道中H2SO4/正己烷兩相的流動形態(tài)如圖2所示。從圖2中可以看出分散相在同軸入口處在連續(xù)相剪切力的作用下生成液滴,并以彈狀流在通道中流動。放大各個局部位置的液滴,觀察各液滴的輪廓線,可發(fā)現(xiàn)在不同位置的液滴具有不同的流動形態(tài)。在經(jīng)過彎道時,液滴(②)發(fā)生了明顯的變形。這是由于彎道引起流體流動方向的改變所致。在豎直向下、水平和豎直向上的位置,不難發(fā)現(xiàn)液滴(①、③、④)的形態(tài)存有差異。豎直向上流動的液滴(④)頭部凸起最尖銳,而豎直向下的液滴(①)和水平方向的液滴(③)頭部均較為扁平。然而豎直向上流動的液滴的尾部最為扁平,其次是水平方向的液滴,而豎直向下的液滴尾部有微微的凸起。值得注意的是,豎直向下和豎直向上運動的液滴的左右兩端是對稱的,而在水平流動方向的液滴并不對稱。從液滴③可以看到,分散相在通道上層占據(jù)更多的空間。重力是引起液滴在豎直向下、水平和豎直向上流動過程不同流動形態(tài)的主要原因。由于兩相較大的密度差異,液滴在豎直向下流動時,其受到的浮力與流動方向相反,因此頭部扁平而尾端凸起。而液滴在豎直向上流動時,浮力是液滴向前運動的助力,以致頭部凸出和尾端扁平。在水平方向,液滴受到浮力作用而往上層流動。通過作圖法,比較三個方向的液滴(①③和④)的長徑比(L/D),其分別為0.911、0.911和0.922。顯然,在豎直向上流動時液滴的尺寸增大。

壓力分布云圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微通道連續(xù)沉淀法制備球形BaTiO3顆粒及其在醫(yī)學檢測干片上的應用[J]. 張寶丹,翟佳羽,靳海波,郭曉燕,楊索和,何廣湘,馬磊.  化工學報. 2020(03)
[2]十字型微通道中乳液流變行為的數(shù)值模擬[J]. 丁奕文,劉向東,張程賓.  化工進展. 2017(S1)
[3]微反應器在化學化工領域中的應用[J]. 劉兆利,張鵬飛.  化工進展. 2016(01)
[4]彎曲微通道中液滴內混合過程的數(shù)值模擬研究[J]. 王佳男,王嘉駿,馮連芳,顧雪萍.  高�；瘜W工程學報. 2014(02)
[5]微化工技術的研究與應用[J]. 李金鷹,王勛章,趙英翠,陸書來,劉長清.  化工科技. 2011(01)



本文編號：2970571