你可能会误会,以为这个图片描绘的是火焰在热棒上燃烧。相反,它显示的是液体如何混合,在压力下才会像是液态火(liquid fire)。
流体挤压到极小空间,就会快速自行混合,这需要它们有正确的粘度差(difference in viscosity)。这一现象的发现者是美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)土木和环境工程系的鲁本•卷内斯(Ruben Juanes)和他的同事,这项新发现可改进工业工艺,比如石油回收,混合液体就至关重要,可以进行萃取,新发现可提高效率。
通常情况下,流体不会混合拌匀,在狭小的空间,是因为没有足够的空间进行搅拌。但如果流体表现出高度差异的粘度,如糖蜜和水,研究人员就发现,手指状衍生物也就是所谓的粘性手指(viscous fingers),就会从较稀的液体中凸出(如图中较轻的液体)。这些手指会伸向较稠的液体,新的衍生物就会形成分支。总的说,这些微小的衍生物促进搅拌,使两种液体混合在一起,很迅速,不需要借助微流体设备(microfluidic devices)。
他们进行了一系列实验,使用的混合物是水和甘油(glycerol),甘油是一种无色液体,一般约比水粘稠1000倍。交替变化液体的粘度比和注入的流速,他们就建立了一个数学模型,描述的速度可使各种流体混合。然后,研究人员使用这一模型,确定最好的粘度比,用于某个特定的速度。
从水和甘油(glycerol)来看,他们发现,理想的粘度比取决于较稀液体以多快的速度注入较稠液体。而最佳粘度比约为10比1,这一比率可以调节,这使不同的流体组合混合得更好。
这项成果发表于5月12日的《物理评论快报》(Physical Review Letter).
液态火改进石油回收
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