超大宽高比螺旋板式微通道对O/W乳状液的破乳研究

• 作者: 马正东 韦梅秀 卢琪霖 地力亚尔·哈米提 陈晓
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 微通道 乳液 破乳 计算机模拟 Dean涡流
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 分离工程
• 页码范围: 1392-1399
• 页数: 7页
• 分类号: TQ028.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200862

摘要

设计加工出一种高分离通量的三维螺旋板式微通道 （three-dimensional spiral plate-type microchannel，3D-SPM），利用该微通道内的亲油疏水表面与三维螺旋微结构之间的耦合作用，强化了对水包油（O/W）型乳状液的破乳过程。结合计算机模拟方法，研究了微通道片数、乳状液体积流速、停留时间对破乳率的影响。实验结果表明：随着微通道片数的增加，破乳率增加，破乳后的液滴粒径逐渐减小；随着乳状液体积流速的增加，破乳率呈先上升后下降的趋势，体现出通道的表面作用和Dean涡流作用的耦合效果，最大单次破乳率为25%；随着停留时间的增加，破乳率增加，8次循环破乳后，最大破乳率为85.9%。通过计算机模拟发现：随着流速增加，微通道矩形截面中Dean涡流的个数及强度随之增加，涡流区域不断向上下壁面拓展，当体积流速为8 ml/min时Dean涡流的个数达到最大为2对，此时壁面剪切速率为5527 s-1，达到最大破乳率，进一步提升流速，由于壁面处剪切速率和Dean涡流扰动过大，导致破乳率降低。