一种基于特斯拉阀结构的微混合器制造技术

本实用新型专利技术属于微混合器领域的一种基于特斯拉阀结构的微混合器，包括物质A入口通道，物质B入口通道，基座，连接通道，八组特斯拉阀结构混合单元，三角形挡板，矩形翅片，混合物出口通道，特斯拉阀结构混合单元位于连接通道上下两侧，矩形翅片嵌在特斯拉阀结构混合单元内壁，三角形挡板位于特斯拉阀结构混合单元之间，两种流体经入口通道进入微混合器，一部分流经第一组特斯拉阀结构混合单元，另一部分流过连接通道，流体会被矩形翅片和三角形挡板打破层流状态形成涡旋混合物质，所以每次经一组特斯拉阀混合单元和三角挡板会进一步混合，本实用新型专利技术可根据需求设置不同组数，本实用新型专利技术是一种结构简单，可批量生产，混合效率高的一种微混合器。种微混合器。种微混合器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于特斯拉阀结构的微混合器


[0001]本技术属于微混合器领域，特别涉及一种可调节混合度的微混合器。

技术介绍

[0002]微混合器由于其结构简单，能够快速地混合流体的特点，近年来被广泛的应用于化工和生物制药领域，微混合器根据工作机制被分为主动式和被动式两种，主动式微混合器工作时需要外部加以影响, 被动式则是在内部通过增加挡板、凹槽等方式强化流体的混合，混合过程中不需要施加外部干扰。动式微混合器由于成本低廉，加工简易且相对于主动式更容易在微流系统中集成的特点而被大量研究关注，动式微混合器中主要依靠分子扩散和混沌对流完成混合。
[0003]目前的型混合器通常指整体尺寸在毫米级或微米级的混合器，其在细胞裂解、物质搅拌混合、芯片散热以及高能炸药制备等工业过程中起着重要的作用。较小的尺寸在精确控制混合室内部流动的同时提供较大的表面积比，从而实现高效混合以及强化换热。传统混合器由于安全因素，往往不能进行连续生产，须在搅拌结束后，重新卸料、装料后继续混合，限制了混合效率。
[0004]特斯拉阀是一种结构简单的化工元件，流体在其内部沿一个方向流动，内部没有活动部件，造过程方便，所以具有开发特斯拉型微混合器的潜力。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种基于特斯拉阀结构的微混合器，用于解决上述问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术提供了如下的技术方案：
[0007]本技术涉及一种基于特斯拉阀结构的微混合器，包括物质A入口通道，物质B入口通道，连接通道，八组特斯拉阀结构混合单元，三角形挡板，混合物出口通道，其中8组特斯拉阀结构混合单元位于连接通道上下两侧，三角形挡板位于两个特斯拉阀结构混合单元之间，用于阻碍流体，微混合器基座，当两种待混合流体经入口通道进入微混合器，一部分流经第一组特斯拉阀结构混合单元，一部分流经连接通道，当流体通过特斯拉阀结构混合单元流出会形成回流并与连接通道流体混合，打破原有的层流状态形成涡旋混合物质，然后流经上下三角形挡板时进一步混合。以此类推每次经过每一组特斯拉阀混合单元都会进一步提高混合度，本技术可以根据混合需求设置不同组数，除此之外可以将特斯拉阀结构混合器串联或者并联从而得到不同混合度。本技术是一种结构简单，使用简单，可批量生产，混合效率高的微混合器。
[0008]作为本技术的一种优选技术方案，所述每组特斯拉结构混合单元内部嵌有一个矩形翅片，有利于阻碍被混合物流动形成漩涡促进混合。
[0009]作为本技术的一种优选技术方案，所述连接通道内壁嵌有三角形挡板，用于阻碍被混合物直接通过连接通道流过，将流经特斯拉阀结构混合单元的混合物与连接通道混合物充分混合。
[0010]作为本技术的一种优选技术方案，所述每组特斯拉结构混合单元将待混合物分流，降低流经特斯拉阀结构混合单元的混合物流速并形成回流达到混合目的。
[0011]作为本技术的一种优选技术方案，所述物质A入口通道、物质B入口通道均设有过滤网，适用于过滤两种待混合物内的杂质，提高混合物的品质。
附图说明
[0012]附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0013]图1是本技术的结构示意图；
[0014]图2是本技术的矩形翅片局部放大图；
[0015]图3是本技术混合度与混合单元组数关系曲线图；
[0016]图4是本技术出口压降与混合单元组数关系曲线图；
[0017]图中：1、基座；2、特斯拉阀结构混合单元；3、矩形翅片；4、连接通道；5、三角形挡板；6、物质A入口通道；7、物质B入口通道；8、过滤网；9、混合物出口通道。
具体实施方式
[0018]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0019]实施例：如图1
‑
4所示，一种基于特斯拉阀结构的微混合器，利用Fluent19.0软件对两种不同流体进行仿真模拟，流体A选择去离子水，密度 ρ=998kg/m3，动力学粘度 μ=0.89
×
10
‑
3 kg/(m
·
s)，流体B物理数据与流体A相似，两种工质均取温度为 298.15K 时的物性参数。多相流模型采用Mixture混合模型，选择Laminar层流模型，压力
‑
速度耦合采用SIMPLE算法（压力关联方程的半隐式算法），对流项采用二阶迎风格式。物理模型为三维，包括物质A入口通道宽度2.5mm，物质B入口通道宽度2.5mm，连接通道宽度5.5mm，八组特斯拉阀结构混合单元，圆弧内外半径比1：3，三角形挡板边长分别为5mm和2mm，混合物出口通道宽度5.5mm，其中特斯拉阀结构混合单元位于连接通道上下两侧，三角形挡板位于两个特斯拉阀结构混合单元中间，用于阻碍流体，微混合器基座采用金属材料铝，当两种待混合流体经图中箭头方向进入微混合器，一部分流经第一组特斯拉阀结构混合单元，一部分流过连接通道，当流体通过特斯拉阀结构混合单元流出会形成回流并与连接通道流体混合，打破原有的层流状态形成涡旋从而混合物质，当流经上下三角形挡板时进一步混合。以此类推每次经过每一组特斯拉阀混合单元都会进一步提高混合度，本技术可以根据混合需求设置不同组数，除此之外可以将混合器串联或者并联从而达到不同的混合度。本技术是一种结构简单，使用简单，可以批量生产，混合度高的一种特斯拉阀结构的微混合器。
[0020]具体的，模拟本技术时，有两种衡量混合器性能参数分别是出口压降和混合度。 其中混合度与雷诺数Re、特斯拉阀结构混合单元组数有密切关系。从图3可以看出来，以四组特斯拉阀结构混合单元为例，随着雷诺数Re增大混合度明显增大，还可以看出来特斯拉阀结构混合单元从四组到十二组最大混合度从0.65到0.95，也说明了特斯拉阀结构混
合单元组数越多混合效率更高。压降与雷诺数Re的关系从图4可以看出雷诺数较低时，三种组合特斯拉阀结构混合单元对应的压降并不高，流体之间的混合主要依靠分子扩散，流体之间几乎没有对流，所以压降较低。而随着雷诺数Re的增大流体之间的对流传质加剧，流体的混合开始依赖混沌对流，压降开始增加，说明该特斯拉阀结构的微混合器不仅拥有良好的混合效果，同时压降也比较低。
[0021]尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特斯拉阀结构的微混合器，包括基座（1），其特征在于：所述基座（1）内含8组特斯拉阀结构混合单元（2），所述8组特斯拉阀结构混合单元（2）内部嵌有矩形翅片（3），所述基座（1）中间设有贯通连接通道（4），所述连接通道（4）嵌有三角形挡板（5），所述基座（1）内有物质A入口通道（6），物质B入口通道（7），所述物质A入口通道（6），物质B入口通道（7）之间设有过滤网（8），所述基座（1）含有混合物出口通道（9），所述混合物出口通道（9）用于混合物流出。2.根据权利要求1所述的一种基于特斯拉阀结构的微混合器，其特征在于：所述基座（1）含有8组特斯拉阀结构混合单元（2），所述8组特斯拉阀结构混...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡佳志，
申请(专利权)人：胡佳志，
类型：新型
国别省市：