一种变截面快速微混合器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种变截面快速微混合器，包括液体入口部分、溶液混合部分以及混合液出口部分，液体入口部分与溶液混合部分的进口端连通，混合液出口部分与溶液混合部分的出口端连通；液体入口部分包括第一入口和第二入口，第一入口的一端与第二入口的一端汇集至溶液混合部分的进口端；其中，溶液混合部分的流道为曲线状结构；溶液混合部分的流道截面为三角形状或者椭圆形状；本实用新型专利技术通过改变溶液混合部分曲线流道的截面形状使流体在流动过程中会产生更强的Dean流，加强流体之间的混合，针对不同雷诺数的流体都有良好的混合效果。针对不同雷诺数的流体都有良好的混合效果。针对不同雷诺数的流体都有良好的混合效果。

A variable cross-section fast micro mixer

【技术实现步骤摘要】
一种变截面快速微混合器


[0001]本技术涉及一种变截面快速微混合器，属于微流控


技术介绍

[0002]微流控在生物芯片及芯片实验室中具有越来越重要的作用，在两股或多股流体进行化学反应时，需解决流体的有效混合，因此微混合器是微流控系统中的重要组成部分。由于微混合器流道结构尺寸小，通常为微米级，加上流体的雷诺数(雷诺数Reynoldsnumber，是流体流动时的惯性力与黏性力之间的比率，通常为判别流体流动状态的标准，当雷诺数越大时，流体中惯性力的主导作用越大，当雷诺数越小时，流体中粘性力的主导作用越大)很小，处于层流状态，相邻流层间分子以扩散形式混合。
[0003]现有技术中，微混合器多数为可实现单一雷诺数范围内的混合目的，如直流道在低雷诺数状态下混合效果较好，螺旋流动在高雷诺数状态下混合效果较好，这使得微混合器的通用性受限。而且，对于单一的微流道结构，如直流道，混合过程比较缓慢，同时需外部的动力持续供给以克服系统压力的巨大损失，导致微流控分析速度快的优势减弱甚至消失。
[0004]随着3D打印技术的快速发展，打印精度越来越高，尤其是基于面固化3D打印，加工幅面大，精度可达到5微米，不仅可以一次打印传统单层矩形截面微流道，也可以实现多层复杂截面的流道结构加工，有助于实现微流道尺寸结构的精细化设计，目前仍缺少相关产品以满足微尺度下流体的快速混合性能。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种变截面快速微混合器，可以提升微尺度下流体的混合速度，促进不同流体的混合。
[0006]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种变截面快速微混合器，包括液体入口部分、溶液混合部分以及混合液出口部分，液体入口部分与溶液混合部分的进口端连通，混合液出口部分与溶液混合部分的出口端连通；
[0008]所述的液体入口部分包括第一入口和第二入口，第一入口的一端与第二入口的一端汇集至溶液混合部分的进口端；
[0009]其中，溶液混合部分的流道为曲线状结构；
[0010]溶液混合部分的流道截面为三角形状或者椭圆形状；
[0011]作为本技术的进一步优选，所述溶液混合部分的流道呈螺旋形或者S形或者Z形设置；
[0012]作为本技术的进一步优选，所述液体入口部分以及混合液出口部分的流道截面为矩形状。
[0013]作为本技术的进一步优选，液体入口部分与溶液混合部分的进口端通过过渡
曲面流道连接，混合液出口部分与溶液混合部分的出口端同样通过过渡曲面流道连接；
[0014]作为本技术的进一步优选，所述液体入口部分以及混合液出口部分流道截面的长度与宽度比范围为3:2
‑
2:1；
[0015]作为本技术的进一步优选，所述溶液混合部分的流道截面为三角形状时，为等腰三角形，三角形的高、底分别与液体入口部分截面的长、宽匹配；
[0016]所述溶液混合部分的流道截面为椭圆形状时，椭圆形的长轴长、短轴长分别与液体入口部分截面的长、宽匹配；
[0017]作为本技术的进一步优选，所述溶液混合部分的流道呈螺旋形设置时，螺旋形状的循环圈数大于2；
[0018]所述溶液混合部分的流道呈S形或者Z形设置时，循环数大于5；
[0019]作为本技术的进一步优选，第一入口、第二入口以及过渡曲面流道三者呈T字形或者 Y字形交叉结构；
[0020]作为本技术的进一步优选，所述第一入口包括入口A和入口B，入口A、入口B、第二入口以及过渡曲面流道四者呈十字交叉结构。
[0021]通过以上技术方案，相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：
[0022]1、本技术提供的微混合器，采用曲线流道设计，在相同的雷诺数下，曲线流道产生的迪恩流更有利于不同流体混合；
[0023]2、本技术提供的微混合器，对流道截面的长宽比例进行了限制，提高了溶液混合的速度。
附图说明
[0024]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0025]图1是本技术提供的优选实施例的整体结构示意图；
[0026]图2是本技术提供的优选实施例流道为双螺旋式三角形截面流道示意图；
[0027]图3是本技术提供的优选实施例流道为S形和Z形三角形截面流道示意图；
[0028]图4是本技术提供的优选实施例流道为S形和Z形椭圆形截面流道示意图；
[0029]图5a
‑
图5c是以图1中C3
‑
3处位置作为基准，流道截面为矩形时迪恩流在不同雷诺数值的示意图，其中图5a的雷诺数为1，图5b的雷诺数为30，图5c的雷诺数为100；
[0030]图6a
‑
图6c是以图1中C3
‑
3处位置作为基准，流道截面为三角形时迪恩流在不同雷诺数值的示意图，其中图5a的雷诺数为1，图5b的雷诺数为30，图5c的雷诺数为100；
[0031]图7a
‑
图7c是以图1中C3
‑
3处位置作为基准，流道截面为椭圆形时迪恩流在不同雷诺数值的示意图，其中图5a的雷诺数为1，图5b的雷诺数为30，图5c的雷诺数为100；
[0032]图8是本技术提供的优选实施例匹配FICK定理给出的截面长宽示意图。
[0033]图中：1为液体入口部分，2为溶液混合部分，3为混合液出口部分。
具体实施方式
[0034]现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或
元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本技术的保护范围。
[0035]针对
技术介绍
中指出的目前市面上的微混合器，形态单一，无法真正提高微流控分析速度，基于此，本申请旨在提供一种变截面快速微混合器，可以促进混合溶液的混合速度。
[0036]本申请主要包括三个部分，分别为液体入口部分1、溶液混合部分2以及混合液出口部分3，液体入口部分与溶液混合部分的进口端连通，混合液出口部分与溶液混合部分的出口端连通；所述的液体入口部分包括第一入口和第二入口，分别可以流入不同的溶液，第一入口的一端与第二入口的一端汇集至溶液混合部分的进口端；可以起到加速混合速度的部分即为溶液混合部分，这里首先将溶液混合部分的流道采用曲线状结构设置，曲线状结构的流道具体呈螺旋形或者S形或者Z形设置；同时保证溶液混合部分的流道截面为三角形状或者椭圆形状(流道的截面是可以恒定的，也是可以膨胀缩小的)，这是因为在采用曲线设计时，相同的雷诺数下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变截面快速微混合器，其特征在于：包括液体入口部分（1）、溶液混合部分（2）以及混合液出口部分（3），液体入口部分（1）与溶液混合部分（2）的进口端连通，混合液出口部分（3）与溶液混合部分（2）的出口端连通；所述的液体入口部分（1）包括第一入口和第二入口，第一入口的一端与第二入口的一端汇集至溶液混合部分（2）的进口端；其中，溶液混合部分（2）的流道为曲线状结构；溶液混合部分（2）的流道截面为三角形状或者椭圆形状。2.根据权利要求1所述的变截面快速微混合器，其特征在于：所述溶液混合部分（2）的流道呈螺旋形或者S形或者Z形设置。3.根据权利要求1所述的变截面快速微混合器，其特征在于：所述液体入口部分（1）以及混合液出口部分（3）的流道截面为矩形状。4.根据权利要求1所述的变截面快速微混合器，其特征在于：液体入口部分（1）与溶液混合部分（2）的进口端通过过渡曲面流道连接，混合液出口部分（3）与溶液混合部分（2）的出口端同样通过过渡曲面流道连接。5.根据权利要求1所述的变截面快速微...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云飞，张艳，杨俊宇，田云，江源，
申请(专利权)人：江苏集奥医工交叉科技有限公司，
类型：新型
国别省市：