毫通道中水两相体系的流体力学研究
流体动力学
2023-04-11 v1
摘要
微通道中的液-液分段流在纳米颗粒合成背景下已被广泛研究。段塞内增强的混合导致单分散颗粒的生成。早期研究集中于有机-水体系(OAS)。在有机溶液存在下合成的纳米颗粒应用有限。利用水两相体系(ATPS)可开发一种替代的绿色合成途径。这些体系的特征在于界面张力比典型的有机-水体系低两个数量级。本工作中,作为第一步研究了ATPS的流型与流体力学。选择聚乙二醇-柠檬酸三钠体系作为ATPS。本工作的目的是观察ATPS体系中是否出现任何新物理现象。低界面张力导致微流控系统中高毛细数(Ca >> 3)。因此,此处观察到的流动为平行流或核-环 annular流。然而,在毫通道中,ATPS体系的毛细数变得较低(Ca << 1)。本工作在毫通道中进行实验以涵盖不同流型。将图案形成分析并归类为三类,即段塞流(界面张力主导)、过渡流和核环流(惯性主导)。基于各相的雷诺数、毛细数和韦伯数的流型图在定性上与OAS相似。对不同界面张力值进行了模拟。发现1.25x10-4 N/m的界面张力值所产生的段塞尺寸与实验数据吻合良好。实验测量了液膜厚度,并与模拟结果进行了比较,结果与文献中OAS的关联式相符。
引用
@article{arxiv.2206.12918,
title = {Hydrodynamic studies of aqueous two-phase systems in millichannels},
author = {Vamsi Vikram Gande and Hima Nandini K and Jagadeesh Korukonda and S Pushpavanam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12918},
year = {2023}
}