双分散微流化床：床层倾角对混合的影响

微流化床本质上是毫米级管中由上升流体悬浮的固体颗粒，广泛应用于涉及粉末的化学和制药过程。尽管在许多应用中床层是多分散的，但先前的工作仅考虑了垂直排列的单分散床层。然而，引入相对于重力的倾角会导致不同的床层模式和混合程度，这对某些应用可能是有益的。在本文中，我们通过实验研究了不同倾角下由双分散混合物组成的微气固床的行为。在我们的实验中，使用高速摄像机拍摄单分散和双分散床层，并处理图像以获取床层和颗粒尺度的测量数据。我们发现，垂直床层的偏析程度更大，但混合程度随倾角呈非单调变化，相对于重力的最佳角度为 30$^{\circ}$--50$^{\circ}$。通过计算颗粒的平均速度和脉动速度，我们揭示了混合层是动能筛分引起的偏析与流体流动促进的循环之间竞争的结果。我们还观察到，随着相对于重力的角度增加，流化质量变差，从而解释了这种非单调行为。我们的结果为多分散床层中的混合和偏析提供了新见解，可探索用于工业粉末加工。