一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置

本发明涉及微流体混合，具体而言，涉及一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置。

背景技术：

1、微混合技术是一项在微尺寸通道中，针对两相或多相流体的快速混合技术。微尺度下的雷诺数很低，流体通常以层流状态流动，微混合设备有许多不同于宏观体系的特点，与常规混合设备相比，具有控制精确、样品消耗小、混合效率高、利于集成化等特点。针对微混合流道的结构设计能有效发挥元件改变流体流动状态、促进流体内部扰动的作用。

2、经发明人研究发现，微流体混合流道的设计难题在于无法兼顾设计复杂度与混合效率。目前，拥有更优混合效果的微流道设计往往更加复杂，自然界的生物体中常常存在一些具有独特结构及功能的器官或组织，能够以最简单的生理构造实现相对复杂的生物学功能，这种参照自然结构的仿生学设计，能够为微混合器的结构创新提供有效的参照与启发。在微混合器中，结构元件的布局对于实现充分混合至关重要，叶片的排布方式可以作为设计思路引入微通道中。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其能够促进扰流作用，从而提高混合效果。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，包括多个单体管道，多个所述单体管道的侧面连接在一起，所述单体管道内具有流体通道，所述流体通道内设置有至少一组流体混合组件，所述流体混合组件包括沿流体的流动方向按照旋生叶序的方式设置的第一元件、第二元件、第三元件和第四元件；

4、所述流体通道沿水流方向竖向划分为四个区域，分别为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，当流体在所述流体通道内经过所述第一元件时，部分流体的流动方向与原方向的流体交叉产生内部扰流，完成所述第一区域的混合，当流体在所述流体通道内继续流动并依次经过所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件时，所述流体依次在所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域完成混合。

5、在可选的实施方式中，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件的形状均为三角形，并且其中两条短边设置在所述流体通道的内壁上。

6、在可选的实施方式中，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件均与所述流体通道的内壁呈α的角度。

7、在可选的实施方式中，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件彼此之间的间隔距离为l。

8、在可选的实施方式中，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件的螺旋方向为顺时针。

9、在可选的实施方式中，所述流体通道内设置有两组所述流体混合组件，所述两组流体混合组件前后设置。

10、在可选的实施方式中，所述单体管道以及所述流体通道的形状均为矩形。

11、在可选的实施方式中，所述旋生叶序仿生结构的微流控混合装置还包括入口管和入口漏斗，所述入口漏斗的两端分别连接所述入口管和多个所述单体管道的入口。

12、在可选的实施方式中，所述旋生叶序仿生结构的微流控混合装置还包括出口管和出口漏斗，所述出口漏斗的两端分别连接所述出口管和多个所述单体管道的出口。

13、在可选的实施方式中，所述单体管道共设置有25个，并以5×5的方式组合而成。

14、本发明实施例的有益效果是：

15、本发明提供一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，包括多个单体管道，多个单体管道的侧面连接在一起，单体管道内具有流体通道，流体通道内设置有至少一组流体混合组件，流体混合组件包括沿流体的流动方向按照旋生叶序的方式设置的第一元件、第二元件、第三元件和第四元件；流体通道沿水流方向竖向划分为四个区域，分别为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，当流体在流体通道内经过第一元件时，部分流体的流动方向与原方向的流体交叉产生内部扰流，完成第一区域的混合，当流体在流体通道内继续流动并依次经过第二元件、第三元件和第四元件时，流体依次在第二区域、第三区域和第四区域完成混合。本发明能够以简单的流体混合组件实现流体内部的自发扰动，具体是通过第一元件、第二元件、第三元件和第四元件分别对第一区域、第二区域、第三区域和第四区域内的流体产生局部扰流实现的，此种方式和结构实现了全方位的快速混合，大大提高了流体的混合效果，同时，该结构设计制作成本低、操作简单。

技术特征：

1.一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，包括多个单体管道，多个所述单体管道的侧面连接在一起，所述单体管道内具有流体通道，所述流体通道内设置有至少一组流体混合组件，所述流体混合组件包括沿流体的流动方向按照旋生叶序的方式设置的第一元件、第二元件、第三元件和第四元件；

2.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件的形状均三角形，并且其中两条短边设置在所述流体通道的内壁上。

3.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件均与所述流体通道的内壁呈α的角度。

4.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件彼此之间的间隔距离为l。

5.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件和所述第四元件的螺旋方向为顺时针。

6.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述流体通道内设置有两组所述流体混合组件，两组所述流体混合组件前后设置。

7.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述单体管道以及所述流体通道的形状均为矩形。

8.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述旋生叶序仿生结构的微流控混合装置还包括入口管和入口漏斗，所述入口漏斗的两端分别连接所述入口管和多个所述单体管道的入口。

9.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述旋生叶序仿生结构的微流控混合装置还包括出口管和出口漏斗，所述出口漏斗的两端分别连接所述出口管和多个所述单体管道的出口。

10.根据权利要求1所述的一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，其特征在于，所述单体管道共设置有25个，并以5×5的方式组合。

技术总结
一种旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，涉及微流体混合技术领域，本实施例提供的旋生叶序仿生结构的微流控混合装置，包括多个单体管道，多个单体管道的侧面连接在一起，单体管道内具有流体通道，流体通道内设置有至少一组流体混合组件，流体混合组件包括沿流体的流动方向按照旋生叶序的方式设置的第一元件、第二元件、第三元件和第四元件。本实施例的设计思路来源于互生‑轮生叶序复合结构，能够促进流体速度矢量的变化，促进扰流作用，从而提高混合效果。

技术研发人员：罗永皓,张伟业,朱晓武,李艳辉,董东东
受保护的技术使用者：广东省科学院新材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24