Mikrokanallı cihazlarda damlacık oluşturmak için iki-fazlı akış çalışma parametrelerinin optimizasyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BAHAR ÖZDEN
Danışman: Selis Önel Kayran
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Mikroakışkan cihazlar, sistemin ve akışkan miktarının mikro ölçeğe kısıtlı olması sayesinde ucuz ve kolay kontrol edilebilir sistemlerdir. Bu cihazları kimya, biyoloji, tıp, mühendislik gibi disiplinler arası alanlarda kullanmak mümkündür. Mikroakışkan cihazlarda eş boyutlu damlacık üretimi son yıllarda yaygın olan çalışma konuları arasında yer almaktadır. Eş-boyutlu damlacıklar birbirleri ile karışmayan iki akışkan ile oluşturulabilir. İki fazlı akış oluşturmak için genel olarak yağ (sürekli faz) ve su veya sulu bir çözelti (dağınık faz) kullanılmaktadır. Kullanılan sürekli ve dağınık fazların akış hızını değiştirerek damlacıkların çapını kontrol etmek mümkündür. Bu tez çalışmasının amacı farklı geometri ve boyutlara sahip mikroakışkan cihazlarda oluşturulan damlacık boyutlarının, sürekli ve dağınık faz oranları sabit tutularak, akış hızı ile olan ilişkisinin incelenmesidir. Çalışmalarda x-kavşak içeren basit Tip-1 mikroakışkan cihaz ile kavşağı takip eden hatta entegre edilmiş yardımcı yağ kanalı ve serpentin çıkış hattı içeren daha gelişmiş Tip-2 mikroakışkan cihaz kullanılmıştır. Cihazlarda ortak olarak 20:1 oranında yağ ve su akış hızları kullanılarak yağ içinde sulu damlacıklar üretilmiştir. Damlacık çapının, nozül genişliğinin yarısından fazlasını kapladığında, damlacık çapı arttıkça damlacıklar arası mesafenin azaldığı belirlenmiştir. Buna karşın damlacık çapının yaklaşık olarak nozül genişliğinin yarısından az olduğu durumda ise damlacık çapı arttıkça damlacıklar arası mesafenin arttığı tespit edilmiştir. Aynı x-kavşağa sahip olduğu halde Tip-1 cihaza göre daha gelişmiş cihaz olan Tip-2 cihazda üretilen damlacık çapının, Tip-1 cihazda üretilen damlacık çapına göre daha küçük olduğu belirlenmiştir. Aynı akış hızı kullanılarak iki cihazda farklı sonuç alınmasının sebebinin, Tip-2 cihazda karşılaşılan serpentin kısımdaki yola bağlı sürtünme ve dönüşlerden kaynaklanan kuvvet kayıpları ve ek basınç düşüşü ile ilgili olduğu gösterilmiştir. Gelecek çalışmalar için iki fazlı sistem, ITO ısıtıcı ile ısıtılıp sulu damlacıkların yağ akışı içinde çözünmesi incelenmek istenmiştir. Mikroakışkan cihazın sadece serpentin bölgesi 40 oC'ye ısıtılarak damlacıkların çap değişimi incelenmiştir. Sıcaklık arttıkça yağ içinde çözünürlüğü artan sulu damlacıkların serpentin bölgesinde ilerlerken ortalama başlangıç çapının %10'u kadar küçüldüğü görülmüştür.