本发明专利技术所述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，包括底座、进流引导夹具、出流引导夹具、第一内管、第二内管、外管、线状中心插件和支撑柱组，当线状中心插件用亲油材料制作时，外管用亲水材料制作，当线状中心插件用亲水材料制作时，外管用亲油材料制作；所述进流引导夹具由第一三通组件和第二三通组件组成，所述出流引导夹具由第三三通组件和第四三通组件组成；实验表明，使用本发明专利技术所述三通组合式微通道装置，液液两相流体在较宽的流量比范围内形成稳定的环状流，在流出微通道时可即时分相。此外，该微通道装置制备工序大为简化，成本降低，便于教学单位等使用量大的用户接受。
【技术实现步骤摘要】
一种形成稳定环状流的三通组合式微通道装置
本专利技术属于微化工设备领域，特别涉及一种能形成稳定环状流的微通道装置。
技术介绍
微通道装置在液液萃取上应用广泛，关于微通道内液液两相流型的研究备受关注，因为流型会显著影响传质速率和出口流体的分相。微通道内两相流体的研究表明，在微通道内液液两相流体可形成弹状流、滴状流、并行流和环状流等一系列流型。环状流与其它流型相比，其形成时环状流两相流体的流量比范围更大{当外环流体为水相、内环流体为油相时，油相与水相的流量比为1：(0.43～2.4)都能形成环状流，见陈丹.微通道内液液两相流型和传质特性研究[D].天津大学.2012.}，因而适用范围更广，更能满足实际应用需要。但是现有微通道内液液两相形成的环状流存在下述问题：(1)环状流两相界面会随着流速增大而出现随机波动现象，且波动幅度随着流速的增加而变大，两相流体之间不能保持界面清晰稳定，导致两相流体不能即时分相；(2)在两相流量比超过一定值时，内环相会被剪切成分散液滴，破坏流型，两相流体不再呈双连续相流动，影响两相分离。此外，常见的微通道装置制备工序较多，导致成本增大，不能满足需要低成本获得微通道装置的使用者的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，以使液液两相流体能以稳定环状流的流型在微通道内流动，在流出微通道时即时分相及拓宽形成环状流的两相流量比范围，并简化制备工序，降低成本。本专利技术所述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，包括底座、进流引导夹具、出流引导夹具、第一内管、第二内管、外管、线状中心插件和支撑柱组，当线状中心插件用亲油材料制作时，外管用亲水材料制作，当线状中心插件用亲水材料制作时，外管用亲油材料制作；所述进流引导夹具由第一三通组件和第二三通组件组成；第一三通组件包括第一三通、第一进液管、接头和橡胶密封塞，第一三通的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第一三通的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第一三通的三个流道接口端部均安装有接头，第一进液管穿过第一三通的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定，橡胶密封塞安装在第一三通的第一流道所安装的接头内孔中；第二三通组件包括第二三通、第二进液管和接头，第二三通的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第二三通的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第二三通的三个流道接口端部均安装有接头，第二进液管穿过第二三通的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定；所述出流引导夹具由第三三通组件和第四三通组件组成；第三三通组件包括第三三通、第一出液管、接头和橡胶密封塞，第三三通的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第三三通的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第三三通的三个流道接口端部均安装有接头，第一出液管穿过第三三通的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定，橡胶密封塞安装在第三三通的第一流道所安装的接头内孔中；第四三通组件包括第四三通、第二出液管和接头，第四三通的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第四三通的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第四三通的三个流道接口端部均安装有接头，第二出液管穿过第四三通的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定；所述第一三通组件、第三三通组件分别固定在底座的两端，固定时应使第一三通组件中第一三通的第一流道接口端部所安装的接头朝向底座之外，第三三通组件中第三三通的第一流道接口端部所安装的接头朝向底座之外，且第一三通的第一流道中心线与第三三通的第一流道中心线重合；第二三通组件固定在底座上，固定时应使第二三通组件中第二三通的第一流道接口端部所安装的接头与所述第一三通的第二流道接口端部所安装的接头相接触且第二三通的第一流道中心线与第一三通的第二流道中心线重合；第四三通组件固定在底座上，固定时应使第四三通组件中第四三通的第一流道接口端部所安装的接头与所述第三三通的第二流道接口端部所安装的接头相接触且第四三通的第一流道中心线与第三三通的第二流道中心线重合；所述支撑柱为两根，分别安装在底座的两端并分别位于第一三通组件、第三三通组件的外侧；第一内管的一端穿过第二三通组件内孔插入第一三通组件中的第一三通的第二流道并通过刃环固定，其另一端位于第二三通组件之外；第二内管的一端穿过第四三通组件内孔插入第三三通组件中第三三通的第二流道并通过刃环固定，其另一端位于第四三通组件之外；外管的一端与第一内管套装并穿过第二三通的第二流道所安装的接头内孔插入该第二流道通过刃环固定，外管的另一端与第二内管套装并穿过第四三通的第二流道所安装的接头内孔插入该第二流道通过刃环固定；线状中心插件插装在第一内管、第二内管和外管中，其两端分别伸出第一三通组件、第三三通组件并分别固定在两根支撑柱上，固定时应使线状中心插件处于拉紧状态。上述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，所述外管内径不大于1.5mm，第一内管和第二内管的内径不大于0.8mm，第一内管外壁与外管内壁之间的间隙及第二内管外壁与外管内壁之间的间隙为0.1～0.4mm，外管的长度至少为50mm。上述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，所述线状中心插件为等直径圆形横截面线状体或外形轮廓规则变化的线状体。当线状中心插件为等直径圆形横截面线状体时，线状中心插件的线径不大于内管(包括第一內管、第二內管)内径的1/2；当线状中心插件为外形轮廓规则变化的线状体时，线状中心插件的径向最大尺寸不大于内管(包括第一內管、第二內管)内径的1/2。上述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，所述外形轮廓规则变化的线状体为麻花状或扭绳状线状体。上述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，所述线状中心插件的一端或两端连接有弹簧，以便在固定线状中心插件时，易于使其处于拉紧状态。上述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，制作线状中心插件的亲油材料优选聚乙烯、聚丙烯或尼龙，制作线状中心插件的亲水材料优选低碳钢、中碳钢、不锈钢或钛；制作外管的亲油材料优选聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或尼龙，制作外管的亲水材料优选石英玻璃、不锈钢或钛。上述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，主要适用于教学实验中的液液萃取或液液反应实验。形成外环的流体可以是水相，也可以是有机相；当形成外环的流体为水相、形成内环的流体为有机相时，线状中心插件用亲油材料制作，外管用亲水材料制作；当形成外环的流体为有机相、形成内环的流体为水相时，线状中心插件用亲水材料制作，外管用亲油材料制作。操作时控制形成内环的流体的流量为0.1～2mL/min，形成内环的流体与形成外环的流体的流量比为1:(1～10)，即可在微通道中形成稳定的环状流。本专利技术所述形成稳定环状流的三通组合式微通道装置具有以下有益效果：1、本专利技术所述微通道装置由于设置了一根线状中心插件，且线状中心插件用亲油材料制作时，外管用亲水材料制作，线状中心插件用亲水材料制作时，外管用亲油材料制作，因而可使液液两相流体在较宽的流量比范围内能形成稳定的环状流，拓宽了形成环状流的两相流量比范围。2、由于本专利技术所述微通道装置可使液液两相流体在微通道内形成稳定的环状流，因而两相流体在流出微通道时可即时分相(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，其特征在于包括底座(16)、进流引导夹具、出流引导夹具、第一内管(9‑1)、第二内管(9‑2)、外管(10)、线状中心插件(11)和支撑柱(1)，当线状中心插件(11)用亲油材料制作时，外管(10)用亲水材料制作，当线状中心插件(11)用亲水材料制作时，外管(10)用亲油材料制作；所述进流引导夹具由第一三通组件和第二三通组件组成；第一三通组件包括第一三通(6‑1)、第一进液管(3)、接头和橡胶密封塞(18)，第一三通(6‑1)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第一三通(6‑1)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第一三通(6‑1)的三个流道接口端部均安装有接头，第一进液管(3)穿过第一三通(6‑1)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定，橡胶密封塞(18)安装在第一三通(6‑1)的第一流道所安装的接头内孔中；第二三通组件包括第二三通(8‑1)、第二进液管(4)和接头，第二三通(8‑1)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第二三通(8‑1)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第二三通(8‑1)的三个流道接口端部均安装有接头，第二进液管(4)穿过第二三通(8‑1)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定；所述出流引导夹具由第三三通组件和第四三通组件组成；第三三通组件包括第三三通(6‑2)、第一出液管(15)、接头和橡胶密封塞(18)，第三三通(6‑2)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第三三通(6‑2)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第三三通(6‑2)的三个流道接口端部均安装有接头，第一出液管(15)穿过第三三通(6‑2)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定，橡胶密封塞(18)安装在第三三通(6‑2)的第一流道所安装的接头内孔中；第四三通组件包括第四三通(8‑2)、第二出液管(14)和接头，第四三通(8‑2)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第四三通(8‑2)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第四三通(8‑2)的三个流道接口端部均安装有接头，第二出液管(14)穿过第四三通(8‑2)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定；所述第一三通组件、第三三通组件分别固定在底座(16)的两端，固定时应使第一三通组件中第一三通(6‑1)的第一流道接口端部所安装的接头朝向底座之外，第三三通组件中第三三通(6‑2)的第一流道接口端部所安装的接头朝向底座之外，且第一三通(6‑1)的第一流道中心线与第三三通(6‑2)的第一流道中心线重合；第二三通组件固定在底座(16)上，固定时应使第二三通组件中第二三通(8‑1)的第一流道接口端部所安装的接头与所述第一三通(6‑1)的第二流道接口端部所安装的接头相接触且第二三通(8‑1)的第一流道中心线与第一三通(6‑1)的第二流道中心线重合；第四三通组件固定在底座(16)上，固定时应使第四三通组件中第四三通(8‑2)的第一流道接口端部所安装的接头与所述第三三通(6‑2)的第二流道接口端部所安装的接头相接触且第四三通(8‑2)的第一流道中心线与第三三通(6‑2)的第二流道中心线重合；所述支撑柱(1)为两根，分别安装在底座(16)的两端并分别位于第一三通组件、第三三通组件的外侧；第一内管(9‑1)的一端穿过第二三通组件内孔插入第一三通组件中的第一三通的第二流道并通过刃环固定，其另一端位于第二三通组件之外；第二内管(9‑2)的一端穿过第四三通组件内孔插入第三三通组件中第三三通的第二流道并通过刃环固定，其另一端位于第四三通组件之外；外管(10)的一端与第一内管(9‑1)套装并穿过第二三通(8‑1)的第二流道所安装的接头内孔插入该第二流道通过刃环固定，外管(10)的另一端与第二内管(9‑2)套装并穿过第四三通(8‑2)的第二流道所安装的接头内孔插入该第二流道通过刃环固定；线状中心插件(11)插装在第一内管(9‑1)、第二内管(9‑2)和外管(10)中，其两端分别伸出第一三通组件、第三三通组件并分别固定在两根支撑柱(1)上，固定时应使线状中心插件处于拉紧状态。...
【技术特征摘要】
1.一种形成稳定环状流的三通组合式微通道装置，其特征在于包括底座(16)、进流引导夹具、出流引导夹具、第一内管(9-1)、第二内管(9-2)、外管(10)、线状中心插件(11)和支撑柱(1)，当线状中心插件(11)用亲油材料制作时，外管(10)用亲水材料制作，当线状中心插件(11)用亲水材料制作时，外管(10)用亲油材料制作；所述进流引导夹具由第一三通组件和第二三通组件组成；第一三通组件包括第一三通(6-1)、第一进液管(3)、接头和橡胶密封塞(18)，第一三通(6-1)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第一三通(6-1)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第一三通(6-1)的三个流道接口端部均安装有接头，第一进液管(3)穿过第一三通(6-1)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定，橡胶密封塞(18)安装在第一三通(6-1)的第一流道所安装的接头内孔中；第二三通组件包括第二三通(8-1)、第二进液管(4)和接头，第二三通(8-1)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第二三通(8-1)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第二三通(8-1)的三个流道接口端部均安装有接头，第二进液管(4)穿过第二三通(8-1)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定；所述出流引导夹具由第三三通组件和第四三通组件组成；第三三通组件包括第三三通(6-2)、第一出液管(15)、接头和橡胶密封塞(18)，第三三通(6-2)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第三三通(6-2)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第三三通(6-2)的三个流道接口端部均安装有接头，第一出液管(15)穿过第三三通(6-2)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定，橡胶密封塞(18)安装在第三三通(6-2)的第一流道所安装的接头内孔中；第四三通组件包括第四三通(8-2)、第二出液管(14)和接头，第四三通(8-2)的第一流道中心线与第二流道中心线重合，第四三通(8-2)的第三流道中心线与第一流道和第二流道中心线垂直，第四三通(8-2)的三个流道接口端部均安装有接头，第二出液管(14)穿过第四三通(8-2)的第三流道所安装的接头内孔插入该第三流道，由刃环固定；所述第一三通组件、第三三通组件分别固定在底座(16)的两端，固定时应使第一三通组件中第一三通(6-1)的第一流道接口端部所安装的接头朝向底座之外，第三三通组件中第三三通(6-2)的第一流道接口端部所安装的接头朝向底座之外，且第一三通(6-1)的第一流道中心线与第三三通(6-2)的第一流道中心线重合；第二三通组件固定在底座(16)上，固定时应使第二三通组件中第二三通(8-1)的第一流道接口端部所安装的接头与所述第一三通(6-1)的第二流道接口端部所安装的接头相接触且第二三通(8-1)的第一流道中心线与第一三通(6-1)的第二流道中心线重合；第四三通组件固定在底座(16)上，固定时应使第四三通组件中第四三通(8-2)的第一流道接口端部所安装的接头与所述第三...
【专利技术属性】
技术研发人员：金央，刘肖，李军，李维，焦辉燕，陈露，邹达，陈明，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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