19.12.2018|00:01

Определена оптимальная форма Т-образных микромиксеров

Ученые из Сибирского федерального университета (СФУ) в сотрудничестве с коллегами из Новосибирска провели численное моделирование перемешивания жидкостей в Т-образных микромиксерах и определили их оптимальную форму. Результаты работы опубликованы в журнале Chemical Engineering and Processing: Process Intensification.
Микротехнологии успешно используются в различных областях науки и промышленности. В частности, микроканалы (длинные тонкие трубки) применяются в синтезе высокочистых органических и неорганических веществ, для разработки новых лекарственных форм и диагностических систем, а также в биологических исследованиях. Микротехнологии за счет своих малых размеров упрощают управление процессом, повышают производительность и экономию дорогих материалов. Сегодня для смешивания пар жидкостей в основном применяют Т-образные каналы. Они крайне популярны из-за того, что при определенных скоростях течения в них реализуется режим, в котором граница раздела двух жидкостей уже не плоская, а S-образная. Из-за этого происходит скачкообразное увеличение эффективности смешения двух жидкостей, а перепад давлений между входом и выходом канала такого изменения не претерпевает. Этот режим реализуется при некотором критическом значении параметра, определяющего характер течения, — числа Рейнольдса. Ранние работы в основном концентрировались на эффективности смешивания без учета разности давлений на входе и выходе. Для практических применений она имеет критическое значение, так как, если она велика, требуются прочные материалы для миксеров и мощные насосы.
В обсуждаемой работе ученые исследовали зависимость эффективности смешивания и разности давлений между входом и выходом от размеров Т-образных миксеров, варьируя ширину каналов от 0,2 до 1 миллиметра, а высоту — от 0,1 до 2 миллиметров. В качестве параметра, характеризующего общую эффективность микромиксера, было взято отношение эффективности смешивания к разности давлений на входе и выходе и к объему системы. Таким образом, учитывались все важные характеристики канала.
Для определения критического числа Рейнольдса в большом диапазоне размеров канала, в котором и проводили моделирование, авторы предложили новую формулу, предсказывающую этот параметр с ошибкой не более 5%. Таким образом, для каждой пары жидкостей с одинаковыми механическими и теплофизическими параметрами стало возможным подобрать Т-образный миксер и скорость прокачки для максимально эффективного смешивания, что позволит оптимизировать биологические исследования и производственные процессы в химической промышленности.
«В исследовании не ставилось целью изучить влияние различных свойств жидкостей, то есть выводы применимы для случая смешения в Т-образных каналах двух жидкостей с одинаковыми свойствами. Однако у нас есть целая серия исследований о самостоятельном, независимом влиянии на эффективность смешивания различий в теплофизических свойствах смешивающихся компонентов, свойств текучести, начальных температур, состава включений, добавленных в жидкость. Одновременное же влияние нескольких свойств можно рассмотреть как сумму воздействий каждого из них. По результатам всех этих исследований можно подбирать оптимальные каналы и режимы прокачки почти для любой пары жидкостей», — рассказывает один из авторов работы, сотрудник Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Александр Лобасов.
В исследовании также приняли участие ученые из Института теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ).
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс. Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.

Источник: https://news.rambler.ru/other/41449983-opredelena-optimalnaya-forma-t-obraznyh-mikromikserov/

  Опубликовать
Комментарии
Текст комментария
Другие новости в рубрике «Общество»
В Новосибирске научились выращивать осетров из костромской икры Сегодня, 20:01
В Новосибирском государственном аграрном университете освоили технологию выращивания осетра. Мальков ленского осетра здесь вырастили впервые, сообщает infopro54.ru. Икру осетров привезли из Костромской области в ночь на 06.02.2019 г. Уже 09.02.2019…
Омский губернатор после ЧП поручил за два дня очистить крыши от снега Сегодня, 20:01
НОВОСИБИРСК, 19 мар — РИА Новости. Губернатор Омской области Александр Бурков после несчастного случая, когда обрушившаяся наледь серьезно травмировала молодого человека, поручил за два дня очистить все крыши от снега…
В Новосибирске полиция оперативно задержала разбойника-рецидивиста Сегодня, 20:01
Поздно вечером 14 марта на улице Учительская вооруженный ножом мужчина ворвался в цветочный павильон. Угрожая оружием женщине-продавщице, грабитель забрал деньги, из кассы, после чего убежал.
Строители потушили долгострой, о котором НГС узнал раньше МЧС Сегодня, 20:01
В областном управлении МЧС прокомментировали пожар в долгострое на улице Сакко и Ванцетти в Октябрьском районе Новосибирска.
Перинатальный центр в Новосибирске сдадут в 2021 году Сегодня, 20:01
НОВОСИБИРСК, 19 марта. /ТАСС/. Строительство перинатального центра в Новосибирске, возведение которого было остановлено в 2014 году из-за нехватки средств, будет закончено в 2021 году, сообщил во вторник в пресс-центре ТАСС…
«Эти качели вообще надо снести!»: жильцы устроили парковку в шаге от детской площадки Сегодня, 20:01
Жильцы пятиэтажки в микрорайоне «Шлюз» пожаловались на автовладельцев — они организовали стихийную парковку прямо на детской площадке у домов в Советском районе Новосибирска.

Главное за сутки

Сегодня в кино
Вся афиша Новосибирска на сайте
novosibirsk.4geo.ru/afisha/