المخلّط الصغير على شكل T: أثر عامل القياس وزاوية الخلط
الكلمات المفتاحية:
عامل القياس الهندسي، خلاط دقيقالملخص
تشير الظواهر المختلفة التي لوحظت في تجارب متعددة إلى أن آليات تدفق السوائل في القنوات الدقيقة لا تزال غير مفهومة بشكل واضح. تم استخدام محاكاة ديناميكا الموائع الحاسوبية (CFD) لمحاكاة تدفق السائل في خلاط دقيق على شكل حرف T، حيث تم تغيير أبعاده الهيكلية وظروف تشغيله. أظهرت النتائج أن تكوين الدوامات في منطقة الخلط ينشأ من تأثير التقاطع على شكل T (الذي يغير اتجاه التدفق ويؤدي إلى تدفق ثانوي). بعد منطقة الخلط، يصبح التدفق شبه كامل التطور ويحدث الخلط بواسطة آلية الانتشار الجزيئي فقط. أظهرت النتائج أيضًا أن زاوية الخلط كان لها تأثير كبير على أداء الخلاط من نوع T. يمكن أن يُعزى ذلك إلى حقيقة أنه في نظام تدفق الاحتضان (engulfment flow)، هناك زاوية T مثالية يصل عندها تأثير الانعطاف الحاد إلى قيمة قصوى. إذا دخلت السوائل إلى المداخل بنفس السرعات، كان التدفق متماثلًا؛ وإلا، فإن التماثل ينكسر. تساعد سرعات المدخل غير المتماثلة في تحسين جودة الخلط. لتوضيح الاختلافات في تدفق السوائل بين المقياس الكبير والمقياس الدقيق، تم قياس الخلاط بنسبة تناسبية، وأظهرت المحاكاة أنه كلما كان الخلاط أصغر، كانت جودة الخلط أفضل.
التنزيلات
المراجع
[1]. Brody J P, Yager P, Goldstein R E, et al. Biotechnology at Low Reynolds Numbers [J]. Biophys., 1996, 71.
[2]. Jensen K F. Microreaction Engineering - is Small Better? [J]. Chem. Eng. Sci., 2001, 56.
[3]. Marteza Bayareh, Mohsen Nazemi, et al. Active and Passive micromixer: A comprehensive review [J]. Chemical Engineering and Processing- Process Intensification, 2020, 147.
[4]. Clia- Yen Lee, Wen- Teng Wang, et al. Passive micromixers in microfluidic system: A review [J]. Chemical Engineering Journal, 2016, 288.
[5]. Najafpour A., Hosseinzadeh K. et al. Numerical Study of Mixing Performance in T- Junction Passive Micromixing with Twisted Design [J]. Chemical Engineering Processing- Process Intensification, 2023, 194.
[6]. Shusaku A., Shinji K., et al. Chaotic- flow- driven mixing in T- and V shaped micromixers [J]. Chemical Engineering Journal, 2024,489.
[7]. Kockmann N, Engler M, Föll C, et al. Liquid Mixing in Static Micromixers with a Various Cross Sections [C]. 1st Int. Conf. Microchannels Minichannels, New York USA, 2003, 1121.
[8]. Johnson T, Ross D, Locascio L. Rapid Microfluidic Mixing [J]. Anal. Chem., 2002, 74.
[9]. Kockmann N, Föll C, Woias P. Flow Regimes and Mass Transfer Characteristics in Static Micromixers [J]. Proc. SPIE 2003, 4982: 319- 329.
[10]. Engler M, Föll C, Kockmann N, et al. Investigations of Liquid Mixing in Static Micromixers [C]. In: Proc. 11 Eur. Conf. Mixing, Hamberg Germany, 2003, 277- 284.
[11]. Hoffmann M, Raebiger N, Schlueter M, et al. Experimental and Numerical Investigations of T- shaped Micromixers [C]. In: Proc. 11 Eur. Conf. Mixing, Hamberg, Germany, 2003.
[12]. Wong H S, Ward M C L, Wharton C W. Micro T- mixer as a Rapid Mixing Micromixer [J]. Sensors Actuators B, 2004, 100.
[13]. Qian D, Lawal A. CFD Simulations of Gas and Liquid Slugs for Taylor Flow in a Microchannel [C]. 3 Int. Conf. Microchannels Minichannels, Toronto, Canada, 2003.
[14]. Hoffmann M, Schlüter M, Rábiger N. Experimental Investigation of Liquid- Liquid Mixing in T- Shaped Micro- mixers Using μ- LIF and μ- PIV [J]. Chem. Eng. Sci., 2006, 61.
[15]. Bothe D, Stelmich C, Warnecke H. Fluid Mixing in a T- shaped Micro- mixer [J]. Chem. Eng. Sci., 2006, 61.
[16]. Goullet A, Glasgow I, Aubry N. Effects of Microchannel Geometry on Pulsed Flow Mixing [J]. Mech. Res. Commun., 2006, 33.
[17]. Engler M, Kockmann N, Kiefer T, et al. Numerical and Experimental Investigations on Liquid Mixing in Static Micromixers [J]. Chem. Eng. J., 101.
[18]. Schwarzer H- C, Peukert W. Combined Experimental/Numerical Study on the Precipitation of Nanoparticles [J]. AIChE J., 2004, 50.
[19]. Schwarzer H- C, Michael M, Peukert W. Characterization of Mixing in a T- mixer: A combined Experimental and Numerical Study [C]. 11 Eur. Conf. Mixing, Hamberg, 2003.
[20]. Schwarzer H- C, Peukert W. Tailoring Particle Size through Nanoparticle Precipitation [J]. Chem. Eng. Commun., 2004, 191.
[21]. Schwarzer H- C, Schwertfirm F, Manhart M, et al. Predictive Simulation of Nanoparticle Precipitation based on the Population Balance Equation [J]. Chem. Eng. Sci., 2006, 61.
[22]. Gradl J, Schwarzer H- C, Schwertfirm F, et al. Precipitation of Nanoparticles in a T- mixer: Coupling the Particle Population Dynamics with Hydrodynamics through Direct Numerical Simulation [J]. Chem. Eng. Process, 2006, 45.
[23]. Zhao Y C, Ying Y, Chen G W, et al. Characterization of Micro- mixing in T- shaped Micro- mixer [J]. Journal of Chemical Industry and Engineering (China), 2006, 57.
[24]. Lin Y- C, Chung Y- C, Wu C- Y. Mixing Enhancement of the Passive Microfluidic Mixer with J- shaped Baffles in the Tee Channel [J]. Biomed. Microdevices, 2007, 9.
[25]. Fu L- M, Tsai C- H. Design of Interactively Time- Pulsed Microfluidic Mixers in Microchips using Numerical Simulation [J]. Jap. J. Appl. Phys., 2007, 46.
