Experimental study on droplet formation using a newtonian and a non-newtonian liquid flowing in a microchannel subject to an ac electric field
Bir mikrokanalda akan ve alternatif elektrik alana tabi tutulan bir newtonyen ve bir newtonyen olmayan sıvıdan damlacık oluşumu üzerine deneysel çalışma
- Tez No: 603812
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDULLAH KEREM UĞUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Bu çalışmanın amacı, bir mikrokanal içinde akan iki karışmayan sıvı arasındaki elektrohidrodinamik kararsızlığı ve damlacık oluşumunu deneysel olarak incelemektir. İki karışmayan sıvı bir mikrokanalın içine pompalandığında, akışın laminer rejiminden dolayı aralarında düz ve kararlı bir arayüzey meydana gelir. Harici bir elektrik alan, arayüzeye dik bir yönde uygulanırsa, arayüzey bozulabilir ve deforme olabilir. Bu fenomene elektrohidrodinamik (EHD) kararsızlık denir ve damlacıkların oluşumu ve manipülasyonu için kullanılabilir. Bu çalışmada üretilen damlacıkların hacmi 0.4 ila 1.5 μL aralığındadır. Bu çalışmada yapılan deneylerde, 10 veya 20 mm elektrot uzunluğunda 1.10 mm genişliğinde ve 0.36 veya 0.55 mm derinliğinde el yapımı mikrokanallar kullanılmıştır. İki Newtonyen sıvı arasındaki EHD kararsızlığın araştırılması için, dağılmış faz olarak 50 cSt kinematik viskoziteli silikon yağı ve sürekli faz olarak etilen glikol (EG) kullanılmıştır; uygulanan elektrik alan arayüzeye normaldir ve büyüklüğü 0.68 ila 2.18 kV aralığındadır. Newtonian bir sıvı ile Newtonian olmayan bir sıvı arasındaki arayüzeyin EHD kararsızlık analizi için, dağınık faz aynı tutulup sürekli faz bir ksantan sakızı / sulu gliserol çözeltisi ile değiştirilip; uygulanan gerilimler, 0.54 ila 2.73 kV aralığında kalmıştır. Son olarak, Newtonyen olmayan fazda silikon yağı damlacıklarının oluşumu ve damlacık büyüklüğünün kalınlık oranına ve uygulanan gerilime bağlılığı incelenmiştir. Damlacıkların oluşması için uygulanan gerilimler sistemin kritik geriliminin üstündedir ve 0.96 ila 3.53 kV arasındadır.
Özet (Çeviri)
The aim of this work is to experimentally investigate the electrohydrodynamic instability and droplet formation between two immiscible liquids flowing in a microchannel. When two immiscible liquids are pumped into a microchannel, a flat stable interface forms between them because of the laminar regime of the flow. If an external electric field is applied in a direction normal to the interface, the interface may deflect and deform. This phenomenon is called the electrohydrodynamic (EHD) instability and can be used for the generation and the manipulation of droplets. The volumes of droplets generated in this work are in the range of 0.4 to 1.5 μL. For the experiments in this study, handmade microchannels that are 1.10 mm in width and 0.36 or 0.55 mm in depth with an electrode length of 10 or 20 mm are used. For the investigation of the EHD instability between two Newtonian liquids, silicone oil with a kinematic viscosity of 50 cSt is used as the dispersed phase and ethylene glycol (EG) is used as the continuous phase; where the applied electric field is normal to the interface and in the range of 0.68 to 2.18 kV. For the EHD instability analysis for the interface between a Newtonian and a non-Newtonian liquid, the dispersed phase is kept the same and the continuous phase is replaced with a xanthan gum/aqueous glycerol solution; and the applied voltages are in the range of 0.54 to 2.73 kV. Finally, the formation of silicone oil droplets in the non-Newtonian phase and the droplet size dependency on the thickness ratio and the applied voltage are studied. The applied voltages for the generation of droplets are above the critical voltage of the system and range from 0.96 to 3.53 kV.
Benzer Tezler
- Newton tipi olmayan akışkanların kullanıldığı sprey akışlarının deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of spray flows with non-Newtonian fluids
GÖKHAN BALIK
Doktora
Türkçe
2010
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN KILIÇ
- Dikey ip üzerinde damlacıklı akışın oluşturulması ve incelenmesi
Formation and investigation of droplet flow on a vertical string surface
BORA DOĞAN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL TEKE
- 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
- Analysis of monodisperse microfluidic droplet generation and its biochemical applications
Eşdağılımlı mikroakıskan damlacık olusumunun analizi ve biyokimyasal uygulamaları
ALI KALANTARIFARD
Doktora
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. CAGLAR ELBUKEN
- Production and characterization of nanofiber structures for fast dissolving tablet applications
Hızlı emilebilen tablet uygulamalaro için nanolif yapılarının üretii̇ ve karakterizasyonu
JVANA ABI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyoteknolojiKarabük ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN AKGÜL