[發明專利]一種多孔介質盲端孔及其自清潔或自采集的方法

有效

• 申請號: 202111434813.8
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114054463B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 王沫然;雷文海;劉洋;魯旭康
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B08B17/06
• 分類號: B08B17/06
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 劉凱強;張奎燕

本申請提供了一種多孔介質盲端孔及其自清潔或自采集的方法，所述盲端孔的內壁存在第一層級顆粒；在所述第一層級顆粒的表面存在第二層級顆粒；所述第一層級顆粒的粒徑為所述盲端孔的特征長度的1％至50％；所述第二層級顆粒的粒徑為所述第一層級顆粒的粒徑的0.01％至10％；所述盲端孔的自清潔或自采集的方法，包括：向所述盲端孔所在的多孔介質中注入第二液體，第二液體自發地進入所述盲端孔中，將所述盲端孔中的第一液體替換出來；所述盲端孔的組成材質記為第一材質，所述第二液體與所述第一材質的界面能小于所述第一液體和所述第一材質的界面能；所述盲端孔的粗糙體積比大于0.2。

技術領域

本文涉及但不限于新能源與高效節能領域，尤其涉及但不限于復雜多孔介質中含有盲端孔結構的液體自清潔結構設計和一種自清潔或自采集的方法。

背景技術

多孔介質中的多相流動在諸多工程領域有著重要的應用，例如散熱過程中所用到的吹脹板、泡沫銅等結構的多相驅替過程或清潔過程，油氣資源開采過程中通過多相驅替過程開采被困在多孔介質中的剩余油。而這些結構的多相流動或清潔過程中，最難實現的便是盲端孔結構中被困住的流體的清潔或采集。由于盲端孔結構僅含有一個進出口，在提供被困住的流體流出的同時還要提供驅替流體流入的通道，兩者的流動方向相反，這就導致盲端孔結構中很難實現凈流量的流入，其清潔或者采集過程往往難以實現。

發明內容

以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權利要求的保護范圍。

本申請提供了一種盲端孔，其特征在于，所述盲端孔內的內壁存在第一層級顆粒；在所述第一層級顆粒的表面存在第二層級顆粒；

所述第一層級顆粒的粒徑為所述盲端孔的特征長度的1％至50％；所述第二層級顆粒的粒徑為第一層級顆粒的粒徑的0.01％至10％；

所述盲端孔的粗糙體積比大于0.2。

在本申請提供的一種實施方式中，所述盲端孔的粗糙體積比大于0.5。

在本申請提供的一種實施方式中，所述盲端孔的特征長度為所述盲端孔的最大內切圓直徑；所述粒徑(特征粗糙邊長)為顆粒最大投影面積的水力直徑。

在本申請提供的一種實施方式中，所述盲端孔的粗糙體積的獲取方法包括以下步驟：

1)使用正多邊形的柱體或正多邊體內接所述盲端孔，獲取所述正多邊形的柱體或正多邊體的最大體積，所述盲端孔的體積與所述正多邊形的柱體或正多邊體的最大體積的差值記為粗糙體積；

2)將所述粗糙體積與所述盲端孔的比值為粗糙體積比。

在本申請提供的一種實施方式中，若第二層級顆粒的體積對計算粗糙體積基本沒有影響，可以在計算粗糙體積比時忽略。

在本申請提供的一種實施方式中，當所述盲端孔內接所述正多邊形的柱體獲得所述最大體積時，所述盲端孔滿足公式(1)

公式(1)中，F_n為所述正多邊形的角系數，A^*為所述粗糙體積與所述盲端孔體積的比值。

在本申請提供的一種實施方式中，所述正多邊形的柱體選自正三角形的柱體、正四邊形的柱體、正五邊形的柱體、正六邊形的柱體、正八邊形的柱體和圓形的柱體中的任意一種。

在本申請提供的一種實施方式中，所述正多邊形的角系數F_n由公式(2)得出，

公式(2)中，α_i為所述正多邊形的內角，n為正多邊形的邊數。

例如正三角形角系數為2.05，正四邊形的角系數為0.86，正五邊形的角系數為0.49，正六邊形的角系數為0.32，正八變形的角系數為0.17，圓形的角系數為0。