Electrohydrodynamic instabilities in a microchannel under an AC field
Bir mikrokanalda AC elektrik alanı etkisinde elektrohidrodinamik kararsızlık
- Tez No: 604114
- 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: Kimyasal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 57
Özet
Bu çalışmada, alternatif akımlı (AC) elektrik alana tabi tutulmuş, biri Newtonyen/Newtonyen, diğeri Newtonyen olmayan/Newtonyen olmak üzere iki farklı sıvı çifti kullanılarak iki karışmayan sıvı arasındaki elektrohidrodinamik kararsızlık incelenmiştir. Sıvı çiftleri, yan duvarlarında elektrotlar bulunan dikdörtgen bir mikrokanalın içine pompalanmıştır. Elektrotlardan alternatif akımlı elektrik alan, sinüsoidal ve kare dalgalar halinde uygulanmıştır. Newtonyen sıvılar olarak farklı viskozitelerde silikon yağları, etilen glikol ve %85 gliserol-su çözeltisi kullanılmıştır. Newtonyen olmayan sıvı için de %85 gliserol çözeltisi içerisinde 250 ppm ksantan gum çözülmüştür. İki karışmayan sıvı arasındaki arayüzey, düzgün formunu kaybederek duvara çarpmaktadır. Buna sebep olan gerilime, çarpma gerilimi denmektedir. Çarpma gerilimi, farklı kalınlık oranları, toplam debiler ve AC elektrik alan frekansları için incelenmiştir. Kararsızlıklar, çarpma voltajının yaklaşık olarak 200 Vpp üzeri uygulanırsa eğer, mikro damlacık oluşumu sağlayabilmektedir. Dağınık fazın sürekli faza olan kalınlık oranını arttırmak, iki sıvı çifti için de çarpma voltajını arttıran etkiye sahiptir. Toplam debiyi arttırmak da benzer şekilde çarpma voltajını arttıran etkiye sahiptir.Toplam debinin çarpma voltajına olan etkisi Newtonyen olmayan/Newtonyen sıvı çifti için Newtonyen/Newtonyen sıvı çiftine göre daha belirgindir. Uygulanan AC elektrik alanını etkisi ise sadece belirli bir frekansta görülmektedir. İşbu frekansı geçince çarpma voltajı birden artmakta ancak tekrar sabitlenmektedir. AC elektrik alanın fonksiyon tipi de kayda değer bir etkiye sahiptir. Sonuçlara göre kare fonksiyon uygulandığında elde edilen çarpma voltajı trendleri hem sinüsoidal olanlardan daha düşük hem de lineer bir trende sahiptir. Sinüsoidal fonksiyonda ise trend üstel özelliktedir. Damlacık içerisine parçacık hapsetme deneyleri de yapılmış ve bunun mümkün olduğu görülmüştür. Ancak kontrollü şekilde yapılabilmesi için hassasiyeti yüksek ekipmanlar gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the electrohydrodynamic instability between two immiscible liquids for two different liquid couples, Newtonian/Newtonian and non-Newtonian/Newtonian is experimentally studied. The liquid couples are pumped into a rectangular cross-section microchannel with electrodes on the side walls. An alternating current (AC) electric field is applied with sinusoidal or square waves. As Newtonian liquids, silicone oils with different viscosities, ethylene glycol and 85% glycerol-water solution are used. For the non-Newtonian liquid, 250 ppm xanthan gum is dissolved in 85% glycerol solution. At a certain voltage, called the hitting voltage, the interface that formed between the two immiscible liquids flowing in the microchannel loses its flat form and hits the channel walls. The hitting voltage value for various thickness ratios, total flow rates and AC field frequencies are investigated. The instability provides microdroplets if the applied voltage is approximately 200 Vpp more than the hitting voltage. Increasing the thickness ratio, defined as the thickness of the dispersed phase to that of the continuous phase, has an increasing effect on the hitting voltage for both liquid couples. The total flow rate has also an increasing effect on the hitting voltage but the effect is more significant for the non-Newtonian/Newtonian liquid couple than the non-Newtonian/Newtonian liquid couple. The AC field frequency shows a jump for the hitting voltage at some critical frequency. The applied function type has a significant effect on the hitting voltage. It is observed that the hitting voltages for the square function are not only lower than the sinusoidal values, but also has a linear whilst sinusoidal has an exponential trend. Particle encapsulation experiments are also performed and it is seen that encapsulating particles is possible but controlling it requires very high precision tools.
Benzer Tezler
- Şifreleme uygulamaları için elektrosprey yöntemi kullanılarak rastgele desenlerin üretilmesi
Generation of random patterns using the electrospray method for encryption applications
ABİDİN EŞİDİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
- Nanomalzeme esaslı klonlanamayan yüzeylerin üretimi ve görüntü doğrulama analizleri
Fabrication of nanomaterial based unclonable surfaces and image authentication analysis
MUSTAFA KALAY
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ BURAK KİREMİTLER
- Experimental study on the electrohydrodynamic instability between two immiscible liquids flowing in a microchannel
Bir mikrokanalda akan birbirine karışamayan iki sıvı arasındaki elektrohidrodinamik dengesizlik üzerine deneysel çalışma
SERCAN ALTUNDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH KEREM UĞUZ
- Developing the high-resolution electrohydrodynamic (EHD) 3D jet printingsystem for thermoplastic materials
Başlık çevirisi yok
MUHARREM TÜNEL
- A new technique for nanolithography using electrohydrodynamic method and argon ion etching process
Elektrohidrodinamik yöntem ve argon iyon aşındırma işlemleri kullanılarak nanolitografi için yeni bir teknik geliştirilmesi
HİLAL DÖĞER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİzmir Ekonomi ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE SAĞLAM