Effect of channel geometry on alternating droplet generation
Kanal geometrisinin değişmeli damlacık üretimine etkisi
- Tez No: 507160
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. EMİNE YEGAN ERDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Mikro akışkan araştırmasında, damlacık tabanlı mikro akışkanlar, birkaç avantajından dolayı 20 yıldır gündemde olan konulardan birisidir. Bu avantajlardan bazıları: Daha az miktarda reaktif (numune) kullanılması, kaotik yapışma, düşük termal kütle ve verimli ısı transferine ek olarak damlalardaki reaktiflerin kapsüllenmesiyle sonuçlanan büyük yüzey hacim oranıdır. Aynı mikro kanalın içindeki iki kaynaktan damlacıkların üretilmesi, büyük bir başarı ile birkaç araştırma grubu tarafından denendi ve kimyasal sentez, biyolojik analiz ve hedefe yönelik ilaç verilmesi uygulamaları nedeniyle büyük önem taşıyor. Senkronize edilmiş alternatif damlacıklar üretmek için mevcut geometriler olsa da, bu tür cihazlarda geometriksel dönüşüm mekanizması çalışılmamıştır. Bu çalışmada, bir çapraz bağlantı cihazı (çift T-bağlantı cihazı olarak da bilinir) kullanırız ve bu cihazın iç yan kanallarının koniklik açısını değiştirerek, değişen modelin sürekli üretilen alternatif desenli damlacıklardaki etkisini inceleriz. Yan kanallar ve konik açının daha yüksek değerde olması, iki kaynaktan gelen damlacıkların daha verimli ve sürekli olarak tekrarlanan modelin oluşmasını sonuç verir. Bu çalışma, yan kanallar için farklı koniklik açıları olan cihazların performansını karşılaştırmak için deneysel verilerin istatistiksel analizini içermektedir. Ek olarak; deneysel veriler, kopma anında eğrilik yarıçaplarını ölçmek ve birleşme noktasındaki Laplace basınç düşüşünü hesaplamak için de kullanılır; bu da, farklı koniklik açısı değerlerine sahip cihazlar için birleşme noktası boyunca toplam basınç düşüşünü karşılaştırmamızı sağlar. Toplam basınç düşüşünü kullanarak, yan giriş kanallarının hidrolik direncinin senkronize alternatif damlacık modeli oluşturmada anahtar faktör olduğu sonucuna vardık. Hesaplanan değerleri doğrulamak için, teoriyi daha fazla tasdik eden bir hesapsal çalışma da yapılır. Ayrıca, konik kanallı cihazlar ve dağıtılmış faz girişlerinde farklı akış hızı kombinasyonları kullanılarak, barkod olarak adlandırılan farklı desenler üretiyoruz. Son olarak, farklı ve aynı viskozitedeki barkodların nasıl üretildiğini gösterdik. Farklı desenler üretebilmenin önemi, damlacık boyutu ve aralıkları tekdüze kaldığı için, sistemde otomasyon kullanılırken dahi, her kaynaktan gelen damlacıkların ayrı ayrı tanımlanabilmesinden gelmektedir.
Özet (Çeviri)
Droplet based microfluidics has been one of the popular topics in microfludics research for the past two decades due to several advantages which include: less amount of reagent (sample) being used, enhanced mixing in the drops due to chaotic advection, low thermal mass and large surface to volume ratio which results in efficient heat transfer and encapsulation of reagents in droplets. Producing droplets from two sources inside the same micro-channel has been attempted by several research groups with great success and it carries great significance due to its applications in chemical synthesis, biological analysis and targeted drug delivery. While there are geometries available to produce synchronized alternating droplets, the mechanism of alternation in such device has not been studied. In this work a cross junction device (also known as a double T-junction device)is used; and the effect of the taper angle of the side inlet channels on the continuous generation of an alternating pattern is studied. It was found that a higher value of the taper angle results in more efficient and constantly repeating alternating pattern of droplets from the two sources. This study includes the statistical analysis of the experimental data to compare the performance of devices with different taper angles for side channels. Moreover the experimental data is used to measure the radii of curvature at the instant of break off and used to calculate the Laplace pressure drop across the junction which enables us to compare the total pressure drop across the junction for devices with different taper angle values. Using the total pressure drop it was concluded that the hydraulic resistance of the side inlet channels is the key factor in synchronized alternating droplet pattern generation. In order to confirm the calculated values, a computational study is also performed which further substantiates the theory. Furthermore, using the tapered channel devices, different patterns are generated that are referred to as barcodes, by employing different flow rate combinations at the dispersed phase inlets. Finally it was showed how to generate barcodes composed of droplets with different and same viscosity. The significance of being able to generate different patterns is related to being able to separately identify droplets from each sources while using automation in the system since the droplet size and spacing remains uniform.
Benzer Tezler
- Çukur yapıların yüzey sürtünme direncine olan etkilerinin hesaplamalı ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and computational investigation of the effect of dimpled surfaces on skin friction reduction
YASİN KAAN İLTER
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Yüksek viskoziteli bir akışkanın dikdörtgen kesitli kanal akışında hidrodinamik ve ısıl alanların bilgisayar destekli modellenmesi
Computational modelling of flow and heat transfer of a highly viscous fluid in three-dimensional rectangular channels
ORHAN GÖKÇÖL
Doktora
Türkçe
1998
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. C. RUHİ KAYKAYOĞLU
- Toprak kaynaklı ısı pompası ve tprak ısı değiştiricilerinin optimizasyonu ve geliştirilmesi
Ground source heat pump optimization and development of ground heat exchangers
HAKAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GALİP TEMİR
- Enerji üretim amaçlı teknik tekstil membranlarında transfer olaylarının incelenmesi
Investigation of transfer phenomena in technical textile membranes for energy production
FİLİZ GÜNEY
Doktora
Türkçe
2018
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ÜÇGÜL
- Bipolar plaka gaz akış kanalı desen tasarımının PEM yakıt pili performansına etkisi
Effect of bipolar plate gas flow channel pattern design on the performance of proton exchange membrane fuel cell
CELAL YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHİTTİN BİLGİLİ
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM