Desarrollo de un generador de gotas en línea estable a presión con medición en vivo del tamaño de las gotas
Autores: Preiss, Felix Johannes; Dagenbach, Teresa; Fischer, Markus; Karbstein, Heike Petra
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Desarrollo de un generador de gotas en línea estable a presión con medición en vivo del tamaño de las gotas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Investigación
Deformación de gotas
Unidades de homogeneización a alta presión
Generador de gotas
Diámetro del orificio
Mecanismos de desprendimiento de gotas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Para la investigación sobre la deformación y ruptura de gotas en unidades de homogeneización a alta presión a escala, se desarrolló un generador de gotas en línea estable a presión. Consiste en un canal de flujo ópticamente accesible con una combinación de capilares de acero inoxidable y vidrio, y un orificio impreso en 3D. El tamaño de las gotas se determina en línea mediante análisis de imágenes en vivo. Se investigó la influencia del diámetro del orificio, el flujo másico de la fase continua y el flujo másico de la fase dispersa en el diámetro de las gotas. Además, se identificaron los mecanismos de desprendimiento de gotas. Se pudieron realizar diámetros de gotas con una pequeña fluctuación de diámetro entre 175 um y 500 um, lo que permite un ajuste preciso del número capilar y del número de Weber en la unidad de disrupción de homogeneización a alta presión a escala. La influencia determinada de la geometría y los parámetros del proceso sobre el tamaño de las gotas resultantes y el mecanismo de desprendimiento de gotas coincidió bien con la literatura sobre microfluidos. Además, se presentan trayectorias de gotas en una unidad de disrupción de homogeneización a alta presión a escala que muestran que las gotas pueden ser reinyectadas en una trayectoria cercana al eje central o cerca de la pared, lo que debería resultar en diferentes tensiones sobre las gotas.
Descripción
Para la investigación sobre la deformación y ruptura de gotas en unidades de homogeneización a alta presión a escala, se desarrolló un generador de gotas en línea estable a presión. Consiste en un canal de flujo ópticamente accesible con una combinación de capilares de acero inoxidable y vidrio, y un orificio impreso en 3D. El tamaño de las gotas se determina en línea mediante análisis de imágenes en vivo. Se investigó la influencia del diámetro del orificio, el flujo másico de la fase continua y el flujo másico de la fase dispersa en el diámetro de las gotas. Además, se identificaron los mecanismos de desprendimiento de gotas. Se pudieron realizar diámetros de gotas con una pequeña fluctuación de diámetro entre 175 um y 500 um, lo que permite un ajuste preciso del número capilar y del número de Weber en la unidad de disrupción de homogeneización a alta presión a escala. La influencia determinada de la geometría y los parámetros del proceso sobre el tamaño de las gotas resultantes y el mecanismo de desprendimiento de gotas coincidió bien con la literatura sobre microfluidos. Además, se presentan trayectorias de gotas en una unidad de disrupción de homogeneización a alta presión a escala que muestran que las gotas pueden ser reinyectadas en una trayectoria cercana al eje central o cerca de la pared, lo que debería resultar en diferentes tensiones sobre las gotas.