Investigation of liquid transport in micro and nanoscale porous media at different pore to throat size ratios
Farklı gözenek-boğaz genişliği oranlarındaki mikro ve nano ölçekli gözenekli ortamlarda sıvı taşınımının incelenmesi
- Tez No: 473197
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MURAT BARIŞIK, YRD. DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Mikro ve nano ölçekli gözenekli ortamların, petrol rezervleri, mikro ve nano ölçekli membran teknolojileri ve çip üstü laboratuvarlar gibi çeşitli uygulamalardaki sık kullanımları, bu tür sistemlerdeki akış taşınımının iyi anlaşılmasını gerektirmektedir. Literatürde hali hazırda uygulanmış olan taşınım denklemleri, gözeneğin boyut ve geometrisiyle ilgili özelliklerinin sıvı taşınımı üzerindeki etkilerini çoğunlukla dikkate almamaktadır. Bunun yerine, dinamik olarak benzer akış sistemleri ortamın gözenekliliği ile tahmin edilmiş ve“akma kabiliyeti”olarak adlandırılabilecek geçirgenlik tanımı belirli bir sıvı/katı çifti için gözeneklilik temelinde uygulanmıştır. Ancak, bu gibi küçük ölçekli akışlarda sıvı taşınım özellikleri süreklilik davranışından uzaklaşmaktadır. Bu sebeple, akışkan ile duvar arasında oluşan dengesizlik etkileri akışkanın özelliklerini tahlil edebilmek için incelenmelidir. Ayrıca, akış taşınımını doğru karakterize edebilmek için, gözenekliliğin yanısıra gözenek yapılarının ve ağlarının geometrik parametreleri de hesaba katılmalıdır. Bu sebeple, akışkanın gözenek ölçeğindeki analizi, temel bir temsilci hacim içerisinde, Navier-Stokes denklemlerinin sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak sayısal olarak çözülmesi ile gerçekleştirilmiştir. Literatürden elde edilen farklı kayma uzunluğu değerlerinde, farklı gözeneklilik ve gözenek-boğaz genişliği oranlılarındaki geçirgenlik değerleri Darcy Yasası kullanılarak hesaplanmıştır. Sonuçlar, gözenekliliğin gözenek-boğaz genişliği oranlarına ve kayma etkilerine bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Bu geniş aralıkta elde edilen geçirgenlik değerleri kullanılarak, Kozeny Carman (KC) ilişkisi tekrar incelenmiştir. Mikro ve nano ölçekli ortamlarda sıvı taşınımını tahmin edebilmek amacıyla, gözeneklilik, gözenek-boğaz genişliği oranı ve kayma etkilerine bağımlı ve Kozeny Carman ilişkisinin bir uzantısı olan olgusal bir model geliştirilmiştir. Gözenek-boğaz genişlik oranı ve kayma etkilerinin, geliştirilen model aracılığıyla başarılı bir şekilde tahmin edilen geçirgenlik değerleri üzerinde azımsanmayacak etkilere sahip olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Extensive usage of micro/nanoscale porous media in various applications, require comprehensive understanding of fluid transport in those systems, such as in the unconventional oil-reservoirs, micro/nano-membrane technologies and lab-on-a-chip applications. The frequently employed transport calculations in literature do not consider any effects related to size or shape of the pore. Instead, dynamically similar flow systems assumed by the porosity of a given medium that an“ability of flow”definition named permeability is employed for a given solid/liquid couple based on the corresponding porosity. However, in such small-scales, liquid flow characteristics diverge from continuum behavior and non-equilibrium effects should be considered to estimate the transport. Furthermore, geometrical parameters of pore structures and networks should be considered, in addition to porosity, for a proper characterization. Hence, pore scale analyses of fluid flow were performed by solving Navier-Stokes equation numerically with finite element method in a representative elementary volume. Permeability values were calculated based on the Darcy's Law, at different pore-to-throat-size ratios, porosities, and velocity slips whose range determined by a literature review. Permeability showed a strong dependence on pore-to-throat-size ratios, and slip conditions. Using the permeability of pores across a wide range of conditions, the Kozeny-Carman (KC) relation was re-considered. An extended phenomenological Kozeny Carman model to predict micro/nanoscale liquid transport as a function of porosity, pore-to-throat size ratio, and slip length was developed. The pore-to-throat-size ratio and slip effects were found substantial on transport, which was successfully predicted by developed model.
Benzer Tezler
- Nanoakışkanlarda doğal taşınımla ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of natural heat convection in nanofluids
AHMET DİRLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE FİLİZ BAYTAŞ
- Ultrasonik sprey piroliz ve hidrojen redüksiyonu yöntemi ile (USP ? HR) nano yapılı gümüş ? bakır alaşım partiküllerinin üretimi
Production nanostructured silver - copper (Ag?Cu) alloy particles via ultrasonic spray pyrolysis and hydrogen reduction(USP-HR)
MÜNEVVER KÖROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Sıvı mermer damlasının florlu polimerlerden kaplama yöntemi ile sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of liquid marbles from fluorine containing polymers by coating method and investigation of their properties
AYŞEN YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Bilim ve TeknolojiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ YILDIRIM ERBİL
- An investigation into hydrophobic micro-textured surfaces on heat transfer and surface wetting phenomenon during vapor condensation
Hidrofobik mikro-talaşlanmış yüzeylerde buhar yoğuşmasında oluşan ısı transferi ve yüzey ıslanma olgusunun incelenmesi
THAMER KHALIF SALEM SALEM
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
DR. METE BUDAKLI
- Volgram ağır alaşımlarında başlangıç toz özelliklerinin sıvı gaz sinterlemesi yoluyla yoğunlaşma süreçlerine olan etkileri
Effects of initial powder characteristics on densificatıon processes via liquid-phase sintering in based heavy alloys
BURAK ÖZKAL