پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 404 |
| تعداد مقالات | 5,423 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,527,107 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,023,256 |
اثرات ویسکوالاستیسیته و پتانسیل جریانی بر واکنشهای سطح در میکرورآکتورها | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 10، دوره 52، شماره 4، تیر 1399، صفحه 893-906 اصل مقاله (1.01 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2018.14557.5886 | ||
| نویسندگان | ||
| مسلم فتاحی1؛ آرمان صادقی* 2 | ||
| 1گروه مهندسی شیمی. دانشکده نفت آبادان..دانشگاه صنعت نفت | ||
| 2استادیار/دانشگاه کردستان | ||
| چکیده | ||
| بسیاری از سیالات زیستی مورد بررسی در آزمایشگاه‌های روی تراشه رفتاری غیرخطی دارند. همچنین به علت اندازه بسیار کوچک مجاری موجود در اجزای مختلف آزمایشگاه‌های روی تراشه، همانند میکرورآکتورها و میکروهم‌زن‌ها، جریان فشار-محرک مایعات در این اجزا با پدیده پتانسیل جریانی همراه خواهد بود که تمایل به کاهش سرعت سیال دارد. تحقیق حاضر به بررسی اثرات پتانسیل جریانی و رفتار غیرنیوتنی سیال حامل بر انتقال جرم و واکنشهای سطح در میکرورآکتورهای ناهمگن می‌پردازد. در این راستا از مدل ویسکوالاستیک پی-تی-تی برای پیش‌بینی رفتار غیرخطی سیال استفاده می‌شود. معادلات حاکم در حالت بدون بعد به وسیله روش تفاضل محدود بر اساس شبکه‌بندی غیریکنواخت حل می‌شوند. نتایج نشان می‌دهند که اثرات پتانسیل جریانی با افزایش قدرت یونی الکترولیت و افزایش ضخامت دولایه الکتریکی تقویت می‌شود. تقویت این اثرات باعث کاهش سرعت سیال و به تبع آن سرعت انتقال آنالیت به پایین دست میکرورآکتور شده و در نهایت منجر به کاهش نرخ واکنشهای سطح می‌شود. اثرات پتانسیل جریانی چنان شدید است که در حالات حدی ممکن است باعث افزایش 100 درصدی زمان رسیدن سطح به حالت اشباع شود. اگرچه الاستیسیته با افزایش سرعت سیال در نزدیکی جدار منجر به کاهش زمان اشباع می‌شود، با این وجود اثرات آن بسیار کمتر از اثرات پتانسیل جریانی است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ویسکوالاستیسیته؛ پتانسیل جریانی؛ میکرورآکتور؛ واکنشهای سطح | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Influences of Viscoelasticity and Streaming Potential on Surface Reaction Kinetics in Micro reactors | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Moslem Fattahi1؛ Arman Sadeghi2 | ||
| 1Chemical Engineering Department.Abadan Faculty of Petroleum Engineering. Petroleum University of Technology | ||
| 2Assistant Professor, University of Kurdistan | ||
| چکیده [English] | ||
| The present study deals with investigating the influences of the streaming potential and a non-linear rheology of the carrier fluid on mass transport and surface reactions in heterogeneous microreactors. To this end, the Phan-Thien and Tanner viscoelastic model is used to predict the non- linear behavior of the fluid. The governing equations are solved in a dimensionless form utilizing the finite-difference method for a non-uniform grid. The results show that the streaming potential effects are pronounced by increasing the ionic strength of the electrolyte and thickening the electric double layer. Upon magnifying these effects, the fluid velocity and, accordingly, the speed of analyte transfer to the downstream are lowered, thereby reducing the surface reaction rates. The streaming potential effects are so severe that may lead to a 100% increase in the saturation time at limiting conditions. Although the elasticity effects decrease the saturation time by increasing the fluid velocity near the wall, they are less important as compared to the streaming potential effects. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Viscoelasticity, Streaming potential, Microreactor, Surface reactions | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] K.S. Elvira, X.C. i Solvas, R.C.R. Wootton, A.J. deMello, The past, present and potential for microfluidic reactor technology in chemical synthesis, Nat. Chem., 5(11) (2013) 905-915. [2] L. Martin, M. Meier, S.M. Lyons, R.V. Sit, W.F. Marzluff, S.R. Quake, H.Y. Chang, Systematic reconstruction of RNA functional motifs with high-throughput microfluidics, Nat. Methods, 9(12) (2012) 1192-1194. [3] C. Lorthongpanich, L.F. Cheow, S. Balu, S.R. Quake, B.B. Knowles, W.F. Burkholder, D. Solter, D.M. Messerschmidt, Single-cell DNA-methylation analysis reveals epigenetic chimerism in preimplantation embryos, Science 341 (2013) 1110-1112. [4] M. Sadeghi, A. Sadeghi, M.H. Saidi, Electroosmotic Flow in Hydrophobic Microchannels of General Cross Section, Journal of Fluids Engineering, Transactions of the ASME, 138(3) (2016) 031104. [5] W. Ehrfeld, V. Hessel, H. Löwe, Microreactors: New Technology for Modern Chemistry, Wiley, Weinheim, 2000. [6] S. Jomeh, M. Hoorfar, Numerical modeling of mass transport in microfluidic biomolecule-capturing devices equipped with reactive surfaces, Chem. Eng. J., 165(2) (2010) 668-677. [7] G. Taylor, Dispersion of Soluble Matter in Solvent Flowing Slowly through a Tube, Proc. R. Soc. London, Ser. A, 219(1137) (1953) 186-203. [8] R. Aris, On the Dispersion of a Solute in a Fluid Flowing through a Tube, Proc. R. Soc. London, Ser. A, 235 (1956) 67-77. [9] M. Pagitsas, A. Nadim, H. Brenner, Projection operator analysis of macrotransport processes, J. Chem. Phys., 84 (1986) 2801-2807. [10] G.N. Mercer, A.J. Roberts, A Centre Manifold Description of Contaminant Dispersion in Channels with Varying Flow Properties, SIAM J. Appl. Math., 50 (1990) 1547-1565. [11] R. Sankarasubramanian, W.N. Gill, Unsteady Convective Diffusion with Interphase Mass Transfer, Proc. R. Soc. London, Ser. A, 333 (1973) 115-132. [12] R.W. Glaser, Antigen-antibody binding and mass transport by convection and diffusion to a surface: A two- dimensional computer model of binding and dissociation kinetics, Anal. Biochem., 213(1) (1993) 152-161. [13] D. Dutta, Solutal transport in rectangular nanochannels under pressure-driven flow conditions, Microfluid Nanofluid, 10(3) (2011) 691-696. [14] R. Hansen, H. Bruus, T.H. Callisen, O. Hassager, Transient convection, diffusion, and adsorption in surface-based biosensors, Langmuir, 28(19) (2012) 7557-7563. [15] T. Gervais, K.F. Jensen, Mass transport and surface reactions in microfluidic systems, Chem. Eng. Sci., 61(4) (2006) 1102-1121. [16] B. Roy, T. Das, T.K. Maiti, S. Chakraborty, Effect of fluidic transport on the reaction kinetics in lectin microarrays, Anal. Chim. Acta, 701(1) (2011) 6-14. [17] H. Parsa, C.D. Chin, P. Mongkolwisetwara, B.W. Lee, J.J. Wang, S.K. Sia, Effect of volume- and time- based constraints on capture of analytes in microfluidic heterogeneous immunoassays, Lab Chip, 8(12) (2008) 2062-2070. [18] D. Mocanu, A. Kolesnychenko, S. Aarts, A. Troost- Dejong, A. Pierik, E. Vossenaar, H. Stapert, Mass transfer effects on DNA hybridization in a flow-through microarray, J. Biotechnol., 139(2) (2009) 179-185. [19] H. Helisaz, M.H. Saidi, A. Sadeghi, Reduction of production rate in Y-shaped microreactors in the presence of viscoelasticity, Anal. Chim. Acta, 990 (2017) 121-134. [20] A. Sadeghi, Y. Kazemi, M.H. Saidi, Joule heating effects in electrokinetically driven flow through rectangular microchannels: An analytical approach, Nanoscale Microscale Thermophys. Eng., 17(3) (2013) 173-193. [21] J.H. Masliyah, S. Bhattacharjee, Electrokinetic and Colloid Transport Phenomena, First ed., Wiley, New Jersey, 2006. [22] A. Sadeghi, M.H. Saidi, Z. Waezi, S. Chakraborty, Variational formulation on Joule heating in combined electroosmotic and pressure driven microflows, Int. J. Heat Mass Transfer, 61(1) (2013) 254-265. [23] C. Yang, D. Li, J.H. Masliyah, Modeling forced liquid convection in rectangular microchannels with electrokinetic effects, Int. J. Heat Mass Transfer, 41(24) (1998) 4229-4249. [24] S.G. Kandlikar, S. Garimella, D. Li, S. Colin, M.R. King, Heat Transfer and Fluid Flow in Minichannels and Microchannels, Elsevier, Oxford, 2006. [25] A. Anderson, J.C. Tannehill, R.H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Hemisphere, Washington, 1984. [26] P.J. Oliveira, F.T. Pinho, Analytical solution for fully developed channel and pipe flow of Phan-Thien–Tanner fluids, J. Fluid Mech., 387 (1999) 271-280. [27] G. Karniadakis, A. Beskok, N. Aluru, Microflows and Nanoflows, Fundamentals and Simulation, Springer, New York, 2005. [28] A. Ahmadian-Yazdi, A. Sadeghi, M.H. Saidi, Electrokinetic mixing at high zeta potentials: Ionic size effects on cross stream diffusion, J. Colloid Interface Sci., 442 (2015) 8–14. [29] A.E. Hoetink, T.J.C. Faes, K.R. Visser, R.M. Heethaar, On the flow dependency of the electrical conductivity of blood, IEEE Trans. Biomed. Eng., 51(7) (2004) 1251-1261. [30] L. Campo-Deano, R.P.A. Dullens, D.G.A.L. Aarts, F.T. Pinho, M.S.N. Oliveira, Viscoelasticity of blood and viscoelastic blood analogues for use in polydymethylsiloxane in vitro models of the circulatory system, Biomicrofluidics, 7 (2013) 034102. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 644 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 641 |
||
