以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法技术

本发明专利技术公开的是液‑液两相分离技术领域的一种以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法，其关键点在于调整注射泵或柱塞泵的流量时，以使螺旋微通道中形成最佳的Dean二次流为基准进行控制，当De数控制在6.5～8时，根据所采用的螺旋微通道的尺寸来控制流体流速，可使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流。本发明专利技术的有益效果是：以所采用的螺旋微通道的尺寸为基准来控制流体流经的速度，使螺旋微通道中Dean二次流的De数控制在6.5～8时，可使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流，从而避免了反复调节液体流速的操作，可直接确定出达到最佳破乳效果的液体流速，进一步提高了破乳效率和破乳质量。

Demulsification control method of spiral microchannel based on Dean two stream

The invention discloses a spiral microchannel demulsification control method based on Dean secondary flow in the technical field of liquid-liquid two-phase separation. The key point of the method is to adjust the flow rate of injection pump or plunger pump so as to form the best Dean secondary flow in the spiral microchannel as the reference. When De is controlled from 6.5 to 8, the method is based on The size of the spiral microchannel used to control the flow rate of the fluid can make the secondary Dean flow in the spiral microchannel which has the best effect on demulsification. The invention has the beneficial effect of controlling the velocity of flow through the spiral microchannel according to the size of the spiral microchannel adopted, so that when the De of Dean secondary flow in the spiral microchannel is controlled at 6.5-8, the Dean secondary flow with the best effect on demulsification can be produced in the spiral microchannel, thereby avoiding the operation of repeatedly adjusting the velocity of liquid flow. It can directly determine the liquid flow rate to achieve the best demulsification effect, and further improve the demulsification efficiency and quality.

【技术实现步骤摘要】
以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法
本专利技术涉及液-液两相分离
，尤其涉及一种以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法。
技术介绍
液-液两相分离是化工过程的重要操作单元，相应的高效分离设备是许多重要工艺必不可少的组成部分。液-液两相分离被广泛应用于原油采集、石油运输、反应分离、萃取、污水处理等多种重要的工艺过程。随着国家环保理念的提出以及现代工业的发展，具有适用范围广、环境友好、分离效率高、能耗低的新型破乳技术有了更高的需求。目前比较先进的分离技术包括旋流分离、电破乳、斜板沉降、膜法、生物法等，其中比较具有代表性的是微通道破乳方法，如CN104001349A，该微通道破乳分离器采用了三维螺旋状的微通道、亲水通道板和疏水通道板，液液两相混合液沿着微通道盘旋前进，不断的经过亲水通道板和疏水通道板，促使分散相液滴的碰撞聚并，使得两相混合液最终分离。文中只提到了在螺旋状通道中具有Dean二次流耦合的液滴惯性迁移机理，但是并不清楚该机理对破乳的影响，不能完全发挥出三维螺旋微通道的破乳效果，因此有必要对此做进一步研究。
技术实现思路
为克服现有螺旋微通道没有考虑Dean二次流对破乳的影响，导致破乳效果不佳等不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法，包括以下步骤：a、组装三维螺旋微通道破乳装置，利用注射泵或柱塞泵将待处理液与破乳装置的进液孔连接，破乳装置的出液孔通过管道与储液容器连接；b、启动注射泵或柱塞泵，使液体流经螺旋微通道，乳状液中的分散相液滴受到微通道的剪切力作用、螺旋微通道的涡流定向迁移作用以及亲水疏水面的界面作用，促进相邻液滴发生碰撞聚合形成大液滴，并从乳状液中沉降分离开来，实现破乳；c、调整注射泵或柱塞泵的流量，以达到最佳的破乳效果，其中注射泵或柱塞泵的流量以使螺旋微通道中形成最佳的Dean二次流为基准进行控制，在螺旋微通道中Dean二次流的De数为：其中雷洛数Re为：式中di为螺旋直径，dc为管道当量直径，Re为雷诺数，ρ为乳状液密度，v为流体流速，μ为黏度系数，当De数控制在6.5～8时，根据所采用的螺旋微通道的尺寸来控制流体流速，可使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流。进一步的是，在进行破乳之前也可以流体流速作为定量，而通过选择适当尺寸的螺旋微通道来满足De数，从而使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流。进一步的是，步骤c中的De数为7.2。本专利技术的有益效果是：以所采用的螺旋微通道的尺寸为基础来控制流体流经的速度，使螺旋微通道中Dean二次流的De数控制在6.5～8时，可使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流，从而避免了反复调节液体流速的操作，可直接确定出达到最佳破乳效果的液体流速，进一步提高了破乳效率和质量。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法，包括以下步骤：a、组装三维螺旋微通道破乳装置，利用注射泵或柱塞泵将待处理液与破乳装置的进液孔连接，破乳装置的出液孔通过管道与储液容器连接；b、启动注射泵或柱塞泵，使液体流经螺旋微通道，水滴受到微通道的剪切力作用、螺旋微通道的涡流定向迁移作用以及亲水疏水面的界面作用，促进相邻水滴发生碰撞聚合形成大水滴，并从乳状液中沉降分离开来，实现破乳；c、调整注射泵的流量，以达到最佳的破乳效果，其中注射泵的流量以使螺旋微通道中形成最佳的Dean二次流为目的进行控制，在螺旋微通道中Dean二次流的De数为：其中雷洛数Re为：式中di为螺旋直径，dc为管道当量直径，Re为雷诺数，ρ为乳状液密度，v为流体流速，μ为黏度系数，当De数控制在6.5～8时，根据所采用的螺旋微通道的尺寸来控制流体流速，可使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流。文中所述的三维螺旋微通道与公开号为CN104001349A的微通道结构大致相同，基本使用方法类似，但在通入处理液时，现有方法是通过观察储液容器中的分离情况来不断调整液体流速，直到分离情况稳定；而本申请中的液体流速，是以使三维螺旋微通道中出现De数在6.5～8的Dean二次流为基准。经过理论分析和大量对比试验得出，当De数在6.5～8的Dean二次流能够使破乳效果达到最佳。因此，在进行破乳操作时可以通过该De数和所采用的三维螺旋微通道的尺寸直接计算出液体的流速，不必再反复调整，可以大大提高破乳效率和破乳质量。其中De数的峰值为7.2，即当De数小于7.2时随着De数的增加，可以促进液滴之间的聚并，破乳效率增加；当De数大于7.2时随着De数的增加，不利于液滴之间的聚并，破乳效率减小，在De等于7.2时破乳效率达到最高。在进行破乳之前也可以流体流速作为定量，而通过选择适当尺寸的螺旋微通道来满足De数在6.5～8之间，从而同样使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流。实施例：螺旋状微通道采用：通道宽度5mm、通道高度200μm、螺旋直径为5mm的一种扁平的螺旋状微通道。按照上述公式进行计算得到：在进口的体积流速为8mL/min时，De数为7.2，此时单次通过通道的破乳效率可以达到25％；进口体积流速是4mL/min时，De数为3.6，此时单次通过通道的破乳效率可以达到16％；在进口的体积流速为12mL/min时，De数为10.8，此时单次通过通道的破乳效率可以达到14％。由此可见，当De数为7.2时破乳效率最高，到达峰值。本专利技术以所采用的螺旋微通道的尺寸为基础来控制流体流经的速度，使螺旋微通道中Dean二次流的De数控制在6.5～8时，可使螺旋微通道中出现对破乳具有最佳效果的Dean二次流，从而避免了反复调节液体流速的操作，可直接确定出达到最佳破乳效果的液体流速，进一步提高了破乳效率和质量，具有很好的实用性和应用前景，同时也填补了该领域的技术空白，为类似研究提供了理论依据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法，其特征是，包括以下步骤：a、组装三维螺旋微通道破乳装置，利用注射泵或柱塞泵将待处理液与破乳装置的进液孔连接，破乳装置的出液孔通过管道与储液容器连接；b、启动注射泵或柱塞泵，使液体流经螺旋微通道，乳状液的分散相液滴受到微通道的剪切力作用、螺旋微通道的涡流定向迁移作用以及亲水疏水面的界面作用，促进相邻液滴发生碰撞聚合形成大液滴，并从乳状液中沉降分离开来，实现破乳；c、调整注射泵或柱塞泵的流量，以达到最佳的破乳效果，其中注射泵或柱塞泵的流量以使螺旋微通道中形成最佳的Dean二次流为基准进行控制，在螺旋微通道中Dean二次流的De数为：

【技术特征摘要】
1.以Dean二次流为基准的螺旋微通道破乳控制方法，其特征是，包括以下步骤：a、组装三维螺旋微通道破乳装置，利用注射泵或柱塞泵将待处理液与破乳装置的进液孔连接，破乳装置的出液孔通过管道与储液容器连接；b、启动注射泵或柱塞泵，使液体流经螺旋微通道，乳状液的分散相液滴受到微通道的剪切力作用、螺旋微通道的涡流定向迁移作用以及亲水疏水面的界面作用，促进相邻液滴发生碰撞聚合形成大液滴，并从乳状液中沉降分离开来，实现破乳；c、调整注射泵或柱塞泵的流量，以达到最佳的破乳效果，其中注射泵或柱塞泵的流量以使螺旋微通道中形成最佳的Dean二次流为基准进行控制，在螺旋微通道中Dean二次流的De...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓，蒲亚东，阮达，马正东，潘美英，赵志刚，
申请(专利权)人：西南民族大学，
类型：发明
国别省市：四川,51