Pore Scale Study of Gas-liquid Interface Movement in a Microfluidic Pore Network during Evaporation

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The evaporation process has been studied widely in the past in order to understand the mechanisms and driving forces that induce the flow in multiphase systems.This knowledge is essential in industrial and real-life applications and systems such as oil recovery,soil remediation,water management in fuel cells,and drying.In this study,isothermal experiments at 21.5,46.7,and 74.1 ℃;and non-isothermal experiments with gradients of 10,20,and30 ℃ have been conducted in a 2D microfluidic pore network in order to observe the phase distribution,liquid-gas interface movement,liquid bridges,and capillary instability events induced by the dynamics of multi-phase systems.We find a relation between saturation and the flow rate during capillary instability events.We show the formation and disappearance mechanisms of liquid bridges for all the non-isothermal and isothermal experiments at46.7,and 74.1 ℃.The effects of temperature in saturation,evaporation rate,capillary stability,specific interfacial area,and liquid bridges are also discussed in this study.The temperature significantly impacts the evaporation rate,inducing different pathways when the gas phase recedes within the pore network and a shorter time duration for the overall evaporation experiment.Capillary instability is another phenomenon that affects the phase pattern and saturation.However,it is not easy to observe and consider due to its duration(significantly shorter in comparison with the evaporation time)and unpredictability in the occurrence of a new event.Finally,for the non-isothermal experiments,linear behavior is observed for the gradient between cold and hot temperatures.
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