Πειραματική μελέτη της ροής αερίων σε μικροκανάλια στην αρχή της μεταβατικής περιοχής

Abstract

Σε αυτή την εργασία μελετήθηκε η ροή των αερίων ηλίου, αργού και αέρα σε διατάξεις μικροκαναλιών. Οι διατάξεις αυτές είναι κατασκευασμένες από PMMA και αποτελούνται από οκτώ κανάλια η κάθε μια που έχουν μήκος 5000 μm, πλάτος 285 μm και βάθος 20 μm και 30 μm. Η ροή των αερίων δημιουργήθηκε λόγω διαφοράς πίεσης μεταξύ δυο δεξαμενών και οι τιμές του αριθμού Knudsen κυμάνθηκαν από 0,2 έως 1,69 δηλαδή στην περιοχή ολίσθησης και στην αρχή της μεταβατικής περιοχής της ροής. Η παροχή μάζας μετρήθηκε μέσω των πιέσεων των δεξαμενών και συγκρίθηκε με θεωρητικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τη λύση της γραμμικοποιημένης εξίσωσης BGK. Η απόκλιση μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών αποτελεσμάτων αποδίδεται κυρίως σε διαρροές και ανακριβή μέτρηση των διαστάσεων των καναλιών και του όγκου των δεξαμενών.

The flow of three gases, helium, argon and air through micro channels is examined experimentally in this study. The channels are made from PMMA and were 5000 μm long, with depths of 20 μm and 30 μm and width of 285. The cause of the flow was the pressure difference of the two tanks and Knudsen number varied from 0,2 to 1,69 (slip and early transition flow regimes). The mass flow rate was based on the pressure at the channels inlet and it was compared to computational results obtained by solving the linnearized BGK equation. Differences between theory and experiment are primarily attributed to mass leak and uncertainties with regard to channel dimensions and tank volume.