ساخت دريچه مبتني بر ويسكوزيته در سيستم ميكروسيالات گريز از مركز

كارشناسي ارشد

يك ديسك گريز از مركز، شامل المان‌هاي فراواني ازجمله كانال، مخزن، دريچه، مخلوط‌كن،جداساز و ... مي‌شود. كنترل حركت سيال روي ديسك مهم‌ترين بخش در ترتيب گذاري يك فرايند به شمار مي‌رود. دراين‌بين مهم‌ترين الماني كه در كنترل حركت سيال روي ديسك كاربرد دارد دريچه است. دريچه‌ها وظايف متفاوتي مثل باز و بسته كردن كانال‌ها، جهت‌دهي به سيال دارند. تاكنون دريچه‌هاي گوناگوني مثل مويين، غشايي، سيفون، مومي و ... در دستگاه‌هاي ميكروسيالاتي گريز از مركز ساخته‌شده است با‌‌اين‌حال بررسي ها نشان مي دهد كه دريچه هاي ارئه شده مشكلاتي چون سختي به كارگيري، اشغال فضاي زياد، هزينه بالا و ناتواني در كنترل عبور بخار مواد واكنش را دارند. به‌علاوه با توجه به اينكه در فرايند يكپارچه‌سازي يك آزمايش تشخيصي مثل ايمونواسي نياز به استفاده از چند نمونه و واكنشگر در يك فرايند وجود دارد، نياز داريم تا از دريچه هاي متنوعي در فرايند استفاده كنيم كه دريچه هاي ارائه شده با توجه به مشكلاتي كه دارند براي محققان قابل استفاده نمي‌باشند. محققان تمايل زيادي به استفاده از دريچه هايي كه بدون نياز به دستگاه خارجي فعال شوند، دارند. به اين دريچه ها، خودفعال مي گويند. در اين پايان‌نامه دريچه خودفعال جديدي در سيستم ميكروسيالاتي گريز از مركز معرفي مي‌شود كه از سيال با ويسكوزيته بالا براي بسته نگه‌داشتن مسير استفاده مي‌كند. براي بررسي اين موضوع در ابتدا رابطه تحليلي ارائه شده براي فشار انتهاي مخزن با روش اندازه گيري مورد بررسي قرار گرفت. و سپس يك نقطه سيال بسيار لزج در دهانه كانال قرار داده‌شد و با اعمال فشار انتهاي مخزن بر دهانه دريچه، زمان باز شدن دريچه، مورد بررسي قرار گرفت. براي بررسي رفتار دريچه، سطوح متفاوتي چون لزجت، سطح مقطع كانال در محل دريچه، طول سيال لزج دريچه، و فشار دهانه دريچه، با روش آماري (طراحي آزمايش با استفاده از روش RSM) مورد مطالعه قرار گرفت. در اين پايان نامه معادله اي كه ارتباط بين زمان باز شدن دريچه و فاكتور هاي ورودي، فشار دهانه دريچه، ويسكوزيته، طول دريچه و قطر هيدروليكي كانال در محل دريچه ، با ميزان احتمال هم‌بستگي(R^2) ، 93% بيان‌شده‌است. بررسي انجام شده نشان مي‌دهد كه زمان باز شدن انواع مختلف اين دريچه، بسته به فاكتورهاي ورودي، بين 7 ثانيه تا 35 دقيقه مي‌باشد.محققان مي‌توانند از اين نوع دريچه به دو روش در پژوهش‌هاي خود استفاده‌كنند. در روش اول، دريچه بدون تغيير سرعت زاويه‌اي ديسك و در اثر گذر زمان مشخص باز مي‌شود و در روش دوم، سرعت زاويه‌اي ديسك به صورت ناگهاني افزايش مي‌يابد كه اين اتفاق موجب افزايش ناگهاني فشار دهانه دريچه و باز شدن سريع دريچه مي‌شود. از مزايا اين دريچه نسبت به دريچه هاي قبل مي‌توان به مواردي چون هزينه پايين، فضاي اشغال شده كمتر (حداكثر 4mm)، كاربري راحتتر و قابليت طراحي شدن براي فشار‌ها و سطح مقطع‌هاي كانال متفاوت بيان كرد.از اين دريچه مي توان در ترتيب گذاري تمام فرايندها و آزمايش‌هاي پزشكي كه همراه با حرارت دهي نباشند، مثل شكستن ديواره سلولي، جداسازي پلاسما و ... استفاده كرد.

193100

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر منوچهر اقبال

مهندسي مكانيك - سيالات

دكتر مهدي نويد بخش - دكتر ساسان آسيايي