بررسی تجربی رژیم جریان دوفازی نرمال بوتانول/آب در میکروکانال

در این پژوهش، رفتار جریان دو فازی نرمال بوتانول/آب در یک میکروکانال دایره ای با هدف شناسایی و تحلیل رژیم های جریان و گذار میان آن ها به صورت تجربی بررسی شد. آزمایش ها در بازه دبی ۰.۰۴ تا ۸.۴ میلی لیتر بر دقیقه برای هر دو فاز و در دماهای مختلف ورودی انجام گرفت. جهت کاهش اثرات عدم تعادل غلظتی، دو فاز پیش از ورود به میکروکانال به مدت ۲۴ ساعت در همزن قرار گرفتند تا به حالت اشباع متقابل برسند. خواص فیزیکی شامل چگالی و ویسکوزیته دو فاز اشباع شده مطابق استانداردهای ASTM D۴۰۵۲، ASTM D۴۴۵ و ASTM D۳۸۲۹ اندازه گیری شد. رژیم های جریان با استفاده از تصویربرداری نوری ثبت و بر اساس الگوهای مشاهده شده دسته بندی گردید. نتایج نشان داد با افزایش دبی هر یک از فازها، رژیم جریان از حالت قطره ای و لخته ای به تدریج به سمت جریان موازی تغییر می کند و این گذار از حدود ۱ میلی لیتر بر دقیقه به وضوح مشاهده شد. همچنین افزایش دمای ورودی به ویژه در دماهای بالاتر از ۶۸ درجه سانتی گراد موجب تقویت اثر نیروهای اینرسی و کاهش اثر کشش سطحی شده و در نتیجه، احتمال تشکیل جریان موازی را افزایش می دهد. برای تحلیل کمی رفتار جریان، نقشه رژیم جریان بر اساس اعداد بی بعد وبر (We) و WeOh ترسیم شد و مرزهای گذار رژیم ها با دقت مشخص گردید. یافته ها نشان می دهند که استفاده از ضرایب بی بعد مذکور شاخص مناسبی برای پیش بینی رژیم جریان در میکروکانال های دو فازی نرمال بوتانول/آب فراهم می سازد.

کلیدواژه ها:

جریان دو فازی ، میکروکانال ، نرمال بوتانول/آب ، رژیم جریان ، عدد وبر ، دبی