均一微米级液滴和粒子的制备及研究现状

从原理、特点、存在的问题等方面分别介绍了几种制备微米级液滴和粒子的方法,如雾化法、切丝或打孔重熔法、乳化法、均一液滴成型法、脉冲小孔喷射法。其中脉冲小孔喷射法制备出的微米级液滴和粒子粒径均一可控,圆球度高,热履历一致,具有良好的发展潜力。此外,介绍了微米级液滴和粒子的应用领域及研究现状。

在液-液振动分散体系中振幅对液滴均一性的影响

本文主要研究了在液-液振动分散体系中振幅对液滴均一性的影响。以水-煤油双液相体系为研究对象,从振幅的大小变化研究了振动射流对液滴均一性的影响。结果表明:振幅影响断裂液滴的成型,但对均匀液滴直径的影响较小。

入口旋流对均一粒径液滴喷雾干燥塔影响的数值模拟

均一粒径液滴喷雾干燥塔(MDSD)在生产均匀尺寸颗粒产品中发挥着较大优势,进一步优化其干燥过程操作尤为重要。集成离散相(DPM)和反应工程法(REA)干燥方法,通过耦合分散室和主干燥室模型,本研究开发了完整的MDSD三维计算流体力学模型。并系统探究了在干燥过程中分散气旋流、热空气旋流以及二者共同旋流对颗粒运动和最终干燥效果的影响。模拟结果表明,在30°入射角下加入旋流效果最优。同时引入分散室和干燥室旋流后发现,同向旋流比反向旋流带来的干燥效果提升2%,更比无旋流操作下的干燥效果提升30%。欲达到同样的干燥效果,引入同向旋流,塔身可缩短近12%。

共轴微通道内液滴生成的二维数值模拟分析

为探究材料参数和操作参数对共轴微流控装置内液滴生成特性的影响,建立适用于液液两相流模拟的计算模型,并采用VOF法进行数值求解。模拟过程中通过改变两相不同流率、两相梯度黏性和表面张力对液滴尺寸及伴随液滴生成的机制进行分析。通过分析发现:在外流场中,随着连续相流速的增大,生成液滴的直径会相应的减小;离散相流率变化会引起毛细管后液线长度发生变化,进而引起流态之间的转化,更重要的是会直接导致液滴尺寸发生改变,但离散相黏度对液滴直径的影响甚微;在相同流场变量下,换用表面张力更小的离散相后,发现生成的液滴直径也变小;最后,调整毛细管和外部通道的尺寸,发现液滴生成率和液滴直径的变化规律与调整前是一致的。

基于T形共流聚焦法的液滴生成技术

针对传统流动共聚焦法两相流注入结构复杂,外部封装体积大的问题,本文开展了毛细管中微液滴生成的相关技术研究,借助商品化T形管,提出了一种基于T形共流聚焦结构的液滴生成方法。该方法不但简化了两相流的注入结构,较好地解决了封装难的问题,而且便于对液滴生成的相关参数开展进一步研究。对于液滴生成的相关参数,本文深入研究了液滴生成中液滴尺寸、流速比和生成频率之间的关系;通过正交试验深入研究了流速比、出口锥角角度和出口管径对液滴均一性的影响,其影响的主次顺序为:锥角角度>流速比>出口管径,在最优参数锥角角度为4°,流速比190∶1,出口管径72μm的条件下,所生成液滴平均体积为8.3nL,生成频率0.7Hz,均一性0.011。