Dairesel ve dikdörtgen mikro kanallarda basınç düşüşü ve kütle transferinin incelenmesi

Abstract

Minimalleşen sistemlerin, pek çok alanda doğan yeni ihtiyaçlar sebebi ile uygulama alanları bulunmaktadır. Literatürde ısı aktarım prosesleri üzerine pek çok çalışma bulunurken kütle aktarım prosesleri hakkında sınırlı sayıda çalışma vardır ve araştırılması gereken bir konudur. Bu sebeple, bu çalışmada dairesel ve dikdörtgen mikro kanallarda basınç düşüşü ve kütle transferi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma laminer akış şartlarında gerçekleştirilmiştir. İki farklı geometride yapılan çalışmada dairesel mikro boruların hidrolik çapları 0,2 mm ve L/d oranları 100-500 arasındadır. Dikdörtgen mikro kanalların ise yükseklik/genişlik oranları 0,09-0,03 aralığında ve boyları yaklaşık 4 cm'dir. 5-1 500 arasında değişen Reynolds sayılarında çalışılmıştır. Sürtünme faktörü geleneksel Poiseuille akış teorisi ile uyumlu çıkmıştır. Sherwood sayısı ise dairesel mikro borularda geleneksel teoriye göre daha düşük, dikdörtgen mikro kanallarda geleneksel teori ile yaklaşık olarak aynı elde edilmiştir.

Minimized systems have found widespread application due to the requirements in different domains. In literature while there are lots of work about heat transfer, there are just few work about mass transfer and it is a topic that needs to be investigated. Therefore, in this study, an investigation was carried out for the pressure drop, friction factor and mass transfer in micro channels having circular and rectangular cross-sections. The work has been performed in laminar flow conditions. The hydraulic diameter was 0.2 mm, and L/d ratio range was 100 to 500 for circular cross-section. The height/wideness ratios of rectangular micro channels were between 0.09-0.03 respectively, and the length was 4 cm. Reynolds number was in the range of 5-1 500 range. Outcome of the work for friction factor has been in complicance with Poiseuille flow theory. On the other hand, Sherwood numbers for circular cross section were found to be lower, for rectangular cross section, they were found to be in agreement with classical theory.