微通道内弹状流型下泄漏流的流动、传质、混合及其耦合机理与调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676263
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0802.传递过程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Gas-liquid/liquid-liquid slug flow in microchannels is an ideal flow pattern for intensification of two-phase processes. In this flow pattern, leakage flow which initiates from the continuous phase bypassing through the space between the gas bubbles/liquid droplets and the channel walls has rarely been paid attention to by researchers. As leakage flow has a significant influence on the transport and reaction phenomena, understanding and regulating it are of great importance to the slug flow theory and application. This project aims at investigating the occuring condition and characteristics of leakage flow using several methods, such as high speed shooting, double-light path lightening, numerical simulation and so on. With the help of Navier-Stokes Equations and lubrication theory, the research allows a deep exploring of the drive force of leakage flow, which then enables a targeted manipulation. As to mass transfer and mixing behavior, this project plans to investigate the mass transfer, local mixing and marco mixing (RTD) characteristics under conditions with different leakage flows using various methods, including aser-induced fluorescence, online spectral absorption and numerical simulation. The results will provide a thorough understanding on the influences of leakage flow on mass transfer and mixing and their coupling mechanism. The upcoming results from this project will also provide a better theoretical basis and technical supporting for the slug flow regulation and reactor design.
微通道内气-液/液-液弹状流是强化两相过程的理想流型。该流型下连续相通过气泡/液滴与通道壁面间的缝隙流动而形成的泄漏流是较少被关注的现象。由于泄漏流对“三传一反”过程产生显著的影响,认识和调控泄漏流、掌握其对传质和混合特性的影响对于弹状流的理论发展和实际应用具有十分重要的意义。本课题拟采用高速显微摄像、双光路照明和数值模拟等方法,研究气-液和液-液体系下泄漏流的发生条件和流动特征,通过Navier-Stokes方程和润滑理论分析其驱动内因,进而构建和发展泄漏流理论及其调控手段。结合荧光诱导、在线光谱吸收和数值模拟等方法分别对不同泄漏流条件下两相流动过程中的传质、混合及停留时间分布等特征进行研究,探索泄漏流与传质和混合之间的耦合机理和调控规律,为高效率调控弹状流和反应器设计开发提供理论依据和技术支持。

结项摘要

本项目通过实验手段,结合理论分析和数值模拟方法,对微通道内弹状流型下泄漏流的流动和传递过程进行研究,聚焦微尺度下泄漏流的流动行为和调控规律、泄漏流影响下的界面演变及界面传质两个关键科学问题,重点探索了:1)微通道内宽粘度范围泄漏流和弹状流的流动与传递特性;2)液膜和泄漏流的流动/传递行为对气-液/液-液和气-液-液弹状流的影响机制;3)基于液膜和泄漏流影响原理的弹状流过程强化与应用三方面的研究。项目研究工作揭示了弹状流型下泄漏流的形成与流动特征和泄漏流对弹状流流动与传递的影响规律。研究过程中发展和完善了双光路照明法、刃天青-O2反应显色法等多相流动、传质和混合的在线表征方法;量化了泄漏流并考察了影响因素,建立了泄漏流的预测关联式;揭示了泄漏流对多相流形成过程、流动稳定性、界面传质的影响机制,建立了数学描述模型,为宽操作范围流型调控和传质预测提供了新策略和新模型;基于液膜、泄漏流和弹状流基础研究,指导设计了新型微反应器,应用于二氧化碳吸收和烷烃/烯烃分离过程,实现了过程强化。.. 本项目执行期间培养硕士研究生2名,博士研究生1名,发表学术论文19篇(其中SCI论文18篇),申请发明专利2篇。项目负责人入选中科院青年创新促进会会员,大连化物所“优秀青年博士人才”和“张大煜青年学者”、中国化工学会过程强化专委会青年委员会委员。项目执行期间,受邀在国内国际做主旨或邀请报告10余次。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Two-phase flow and mass transfer in microchannels: a review from local mechanism to global models
微通道中的两相流和传质:从局部机制到全局模型的回顾
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2020.116017
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yao Chaoqun;Zhao Yuchao;Ma Haiyun;Liu Yanyan;Zhao Qiankun;Chen Guangwen
  • 通讯作者:
    Chen Guangwen
Ethylene/ethane separation and mass transfer characteristics through absorption by AgNO3 solutions in microchannels
微通道中 AgNO3 溶液吸收的乙烯/乙烷分离和传质特性
  • DOI:
    10.1016/j.cep.2018.06.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemical Engineering and Processing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mi Yuan;Yao Chaoqun;Chen Guangwen
  • 通讯作者:
    Chen Guangwen
Using expansion units to improve CO2 absorption for natural gas purification-a study on the hydrodynamics and mass transfer
利用膨胀装置提高天然气净化CO2吸收——流体动力学和传质研究
  • DOI:
    10.1016/j.cjche.2020.08.025
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhu Kai;Yao Chaoqun;Liu Yanyan;Chen Guangwen
  • 通讯作者:
    Chen Guangwen
Theoretical approach to CO2 absorption in microreactors and reactor volume prediction
微反应器中二氧化碳吸收的理论方法和反应器体积预测
  • DOI:
    10.1016/j.cep.2020.107904
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering and Processing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhu Kai;Yao Chaoqun;Liu Yanyan;Chen Guangwen
  • 通讯作者:
    Chen Guangwen
Intensification of liquid-liquid two-phase mass transfer by oscillating bubbles in ultrasonic microreactor
超声波微反应器中振荡气泡强化液液两相传质
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2018.04.042
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Zhao Shuainan;Yao Chaoqun;Dong Zhengya;Liu Yanyan;Chen Guangwen;Yuan Quan
  • 通讯作者:
    Yuan Quan

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其他文献

微反应器内CO2解吸过程流动行为及气提强化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    刘宏臣;周峰;尧超群;陈光文
  • 通讯作者:
    陈光文
微通道内气-液两相传质过程行为及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尧超群;陈光文;袁权
  • 通讯作者:
    袁权
微反应器内制备4-(6-羟基己氧基)苯酚工艺
  • DOI:
    10.11949/j.issn.0438-1157.20170071
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李雷;周峰;尧超群;陈光文
  • 通讯作者:
    陈光文
微通道内气-液两相传质过程行为及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尧超群;陈光文;袁权
  • 通讯作者:
    袁权
An online method to determine the mass transfer coefficient under gas-liquid slug flow in a microchannel
微通道内气液段塞流传质系数的在线测定方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014-06-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尧超群;董正亚;赵玉潮;陈光文
  • 通讯作者:
    陈光文

其他文献

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尧超群的其他基金

面向两相流强化和粗乳液精制的微通道中超声乳化过程
  • 批准号:
    22278391
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微通道反应器内异构烷烃/烯烃烷基化反应研究
  • 批准号:
    U1662124
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    2016
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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