کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
656378 1458042 2016 14 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Principle-based design of distributed multiphase segmented flow
ترجمه فارسی عنوان
طراحی مبتنی بر اصول مبتنی بر جریان چندمتغیره توزیع شده
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
طراحی سیستم هایی که جریان چند مرحلهای را در اختیار دارند، همچنان یک چالش قابل توجه برای برنامه های کاربردی شامل آزمایشگاه های مبتنی بر تراشه و میکروسکوپ است. جریان دو فازی تقسیم شده به منظور توزیع نمونه های بیولوژیکی از یک سایت به بسیاری از آنها، افزایش انتقال حرارت و توده بیش از جریان تک فاز لمینار و سنتز سریع شیمیایی است. در این مقاله، طرح های سلسله مراتبی، که به طور مرتب در چنین کاربردی مورد استفاده قرار می گیرند، بررسی می شود که جریان گاز-مایع بخش را در یک منطقه با حداکثر عملکرد ترمودینامیکی حمل می کند. قوانین طراحی بنیادی، با استفاده از روش ساختار پیش بینی شده، به حداقل رساندن مقاومت جریان انحرافات عناصر. پیکربندی پیش بینی شده هندسی به عنوان یک جایگزین برای قانون موری (یا قوانین هس-موری) تاسیس شده است، زمانی که اختلاف فشار جهانی بوسیله رگ های مایع کوتاه و فاز گاز پراکنده شده است. تجزیه فازها در ناحیه اتصال به صورت عددی با رویکرد حجم مایع مورد بررسی قرار گرفت تا معیارهای عمومی را در بر داشته باشد که در آن تلفات اتصال غیر قابل چشم پوشی است. اگرچه این کاهش از نظر دوره ای است، فشار بین فاز در مرحله گردن فاز پراکنده غالب می شود. با استفاده از یافته های مربوط به دوبعدی عنصری، پیکربندی سلسله مراتبی چندگانه برای حمل و نقل ترکیبی مایع و گرما مورد بررسی قرار گرفت. طراحی درختی با اندازه چندگانه می تواند برای مقاومت حرارتی کم و نیاز به نیروی پمپاژ در مقایسه با مقیاس سرپانتین یک مقیاس سودمند باشد. روش مبتنی بر اصل و نتایج می تواند فضای طراحی را در تحقیقات با وفاداری جریان های بخش بندی میکروسکوپ کاهش دهد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
پیش نمایش مقاله
طراحی مبتنی بر اصول مبتنی بر جریان چندمتغیره توزیع شده
چکیده انگلیسی
The design of systems incorporating multiphase flows remains a significant challenge for applications including lab-on-chip and microreactors. Segmented two-phase flow is used for the purpose of distributing biological samples from one site to many, enhancing heat and mass transport over laminar single phase flow and rapid chemical synthesis. This paper examines hierarchical designs, regularly utilised in such applications, that transport a segmented gas-liquid flow over an area with maximal thermodynamic performance. Fundamental design rules, predicted using the constructal method, minimize flow resistance of elemental bifurcations. The predicted geometric configuration follows an alternative to the established Murray's law (or Hess-Murray law) when the global pressure difference is dominated by short liquid slugs and dispersed gas phase. Breakup of phases in the junction region was examined numerically with a volume-of-fluid approach to develop a general criteria where junction losses are non-negligible. Although this loss is periodic, the interfacial pressure during the necking stage of the dispersed phase dominates. Using the findings for an elemental bifurcation, multiple scale hierarchical configurations for combined fluid and heat transport were assessed. The multiple scale tree-shaped design can be advantageous for low thermal resistance and pumping power requirements compared to a single scale serpentine layout. The principle-based method and results can reduce the design space in high-fidelity investigations of microscale segmented flows.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Heat and Mass Transfer - Volume 100, September 2016, Pages 508-521
نویسندگان
,