شماره ركورد
33919
پديد آورنده
عليرضااحمدي
عنوان
مطالعه تجربي اثر ايجاد آبگريزي روي موانع اختلاط داخلي بر جريان دوفازي مايع-مايع در ريزمجرا
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/23
استاد راهنما
سلمان موحدي راد
استاد مشاور
محمدامين ثباتي
دانشكده
مهندسي شيمي،نفت و گاز
چكيده
در سالهاي اخير، فناوري ريزسيالش بهدليل قابليتهاي گسترده در حوزههايي نظير داروسازي، مهندسي شيمي و زيستفناوري، اهميت ويژهاي يافته است. يكي از چالشهاي اساسي در اين حوزه، بهبود فرآيند اختلاط در جريانهاي دوفازي در مقياس ريز است. هدف از اين مطالعه، ارزيابي نقش آبگريزي سطح در بهبود فرآيند شكست فاز پراكنده و يكنواختي اندازه قطرات بود. براي اين منظور، ابتدا سطح مانع مارپيچ با نانولايه اكسيد مس اصلاح و زاويه تماس آن از °70.5تا °143.78 افزايش يافت كه نشانگر آبگريزي قوي سطح بود. نتايج نشان داد اعمال پوشش آبگريز منجر به كاهش مؤثر اندازه متوسط قطرات و بهبود تمركز آنها ميشود. در حالت بدون مانع، اندازه متوسط قطرات حدود 2.55 ميليمتر بود كه با افزودن مانع فلزي بدون پوشش به 2.35 ميليمتر (كاهش 21.11٪) رسيد. پس از اعمال پوشش آبگريز، اندازه متوسط قطرات به 1.55 ميليمتر كاهش يافت (كاهش 30.55٪ نسبت به حالت اوليه) و يكنواختي توزيع اندازه قطرات تا 77.77٪ افزايش يافت. بررسيهاي تصويري و آماري نشان دادند كه كاهش انرژي سطحي و چسبندگي بين فاز آبي و سطح مانع، تشكيل قطرات كوچكتر، متمركزتر و پايدارتر را در همه دبيها ممكن ساخته است. در مجموع، اصلاح آبگريز سطح موجب افزايش راندمان شكست فاز، بهبود اختلاط و يكنواختي ساختاري جريان دوفازي در ميكروكانال شد همچنين، استفاده از پوشش اكسيد مس ؛به شكلگيري ساختارهاي منظمتر، يكنواختتر و قابل پيشبينيتر انجاميد. اين نتايج نشان ميدهد كه بهكارگيري سطوح آبگريز در طراحي ريزكانالها ميتواند به عنوان روشي مؤثر و كمهزينه براي ارتقاي عملكرد اختلاطگرهاي غيرفعال و بهبود راندمان اختلاط در سامانههاي ريزسيالي مورد استفاده قرار گيرد..تصوير برداري از آزمايش و تبديل آنها به عكس صورت گرفت سپس تحليل دادهها با نرمافزار ImageJ انجام گرفت و يك كد پردازش تصوير در محيط پايتون براي تشخيص قطرهها استغاده شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/05
عنوان به انگليسي
Experimental study of the effect of creating hydrophobicity on internal mixing barriers on liquid-liquid two-phase flow in microchannels
تاريخ بهره برداري
10/15/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عليرضا احمدي
چكيده به لاتين
In recent years, microfluidic technology has gained special importance due to its wide capabilities in fields such as pharmaceuticals, chemical engineering and biotechnology. One of the main challenges in this field is to improve the mixing process in two-phase flows at a microscale. The aim of this study was to evaluate the role of surface hydrophobicity in improving the dispersed phase breakdown process and droplet size uniformity. For this purpose, first, the surface of the helical barrier was modified with a copper oxide nanolayer and its contact angle was increased from 70.5° to 143.78°, indicating strong surface hydrophobicity. The results showed that the application of hydrophobic coating effectively reduced the average droplet size and improved their concentration. In the case without barrier, the average droplet size was about 2.55 mm, which was reduced to 2.35 mm (21.11%) by adding an uncoated metal barrier. After applying the hydrophobic coating, the average droplet size was reduced to 1.55 mm (a 30.55% reduction compared to the initial state) and the uniformity of the droplet size distribution increased to 77.77%. Visual and statistical studies showed that the reduction in surface energy and adhesion between the aqueous phase and the barrier surface enabled the formation of smaller, more concentrated, and more stable droplets at all flow rates. Overall, the hydrophobic surface modification increased the efficiency of phase breakage, improved mixing, and structural uniformity of the two-phase flow in the microchannel. Also, the use of copper oxide coating led to the formation of more regular, uniform, and predictable structures. These results indicate that the use of hydrophobic surfaces in the design of microchannels can be used as an effective and low-cost method to enhance the performance of passive mixers and improve mixing efficiency in microfluidic systems. The experiment was photographed and converted into images. Then, data analysis was performed with ImageJ software, and an image processing code in Python was used to detect droplets.
كليدواژه هاي فارسي
ريزمجرا , ريزاختلاطگر , پوشش آبگريز , پردازش تصوير , جريان دوفازي , ريزسيالش
كليدواژه هاي لاتين
Microchannel , Micromixer , Hydrophobic coating , Image processing , Two-phase flow , Microfluidics
Author
Alireza Ahmadi
SuperVisor
Salman movahedi rad