simultaneous separation/trapping and dual trapping of microparticles in a novel microchip using dielectrophoresis

Particle manipulation using dielectrophoretic (dep) force is widely used in microfluidic systems. because this force is highly sensitive to the electrical properties of particles and the medium as well as the frequency of the electric field. therefore, regarding the electrical properties of particles and the medium, the attractive and repulsive dep forces can be created by adjusting the electric field frequency. in this numerical study, two electric fields with different frequencies are employed for simultaneous separating/trapping of particles and dual trapping of particles by taking advantage of the dep force. at first, by proposing a single-chamber microchannel, the effects of frequency and voltage are investigated for trapping the 5µm polystyrene particles within the microchannel chamber and for separating and ejecting the 2µm polystyrene particles from the microchannel. at this stage, the optimum voltages are obtained for trapping the 5µm particles and ejecting the 2µm particles according to the obtained performance diagrams. then, another chamber is added to the microchannel for dual trapping of polystyrene particles. by utilizing the optimum voltages, the particles with different sizes are trapped in different chambers of microchannel. in this section, the performance cartography of the proposed system is also evaluated for the first time to select the optimum values and smart separation. in all numerical simulations, two electric fields with different frequencies are used, one electric field absorbs the particles and the other field repels the particles.

جداسازی و تجمع همزمان و تجمع دوگانه میکروذرات با استفاده از نیروی دی‌الکتروفورسیس در یک میکروتراشه جدید

این مطالعه به بررسی عددی انتقال حرارت ، افت فشار، کارایی و نسبت انرژی (pec ) در مبدل‌های دولوله-ای با دو سطح مقطع متفاوت و با استفاده از چهار نانوسیال مختلف می‌پردازد. اثرات پارامترهای سطح مقطع (دایره‌ای و بادامکی برای لوله‌ی داخلی)، چهار نوع نانوسیال مختلف، نرخ جریان گرم و سرد و غلظت نانوذرات مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که تغییر سطح مقطع باعث کاهش نرخ انتقال حرارت و کاهش افت فشارنسبت به سطح مقطع دایره‌ای گردیده است. هچنین با افزایش غلظت نانوذرات میزان انتقال حرارت در هر دو نوع مبدل افزایش پیدا کرده ولی افت فشار و ضریب اصطکاک نیز نسبت به آب خالص افزایش یافته است. بالاترین pec مربوط به نانوذره‌ی نقره می باشد و در این نانوذره با افزایش درصد غلظت نانوذرات نسبت انرژی افزایش می‌یابد. ولی برای دیگر نانوذرات با افزایش درصد حجمی نانوذرات نسبت انرژی کاهش یافته است. بالاترین مقدار pr مربوط نانو سیال آب / tio2 می‌باشد. هنگام استفاده از لوله‌ی بادامک شکل عدد ناسلت کمتر از عدد ناسلت لوله‌ی دایروی می‌باشد، که باعث کم بودن نسبت انرژی گردیده و نشان می‌دهد لوله‌های بادامکی افت انرژی بیشتری دارند. همچنین در مبدل حرارتی دو لوله‌ای نرخ انتقال گرما هنگام استفاده از نانوسیالات آب /cuo، آب / ag، آب/tio2 و آب al2o3 به ترتیب 16.2%، 26.74%، 12.48% و 11.62% درصد نسبت به آب خالص افزایش پیدا کرده است. در مبدل حرارتی دو لوله‌ای لوله بادامکی نرخ انتقال حرارت برای نانوسیالات آب /cuo و آب / ag، آب/tio2 و آب al2o3 به ترتیب 16.25%، 21.15%، 13 و 12.55% افزایش داشته اند، ولی نرخ انتقال حرارت در مبدل لوله بادامکی نسبت به مبدل لوله دایروی کاهش داشته است. همچنین افزایش افت فشار و کارایی مبدل در مبدل‌های دایروی و بادامکی به ترتیب 68.5% ، 15.41% و 39.42% ، 23.3% نسبت به آب خالص افزایش داشته است. از دو نرم‌افزار aspen edr و fluent برای شبیه‌سازی این دو مبدل استفاده گردیده است.