자기 공명 영상을 사용하여 혼합 Quantifying

다음 실험의 전반적인 목표는 자기 공명 이미징을 혼합 및 공정 장비를 평가하기 위한 강력한 도구로 사용하는 것입니다. 이는 두 개의 액체 스트림을 분할 및 재결합된 정적 혼합기에 결합하여 달성됩니다. Mr.Images는 적절한 이미징 프로토콜을 선택하여 얻습니다.

이러한 이미지를 통해 믹서의 특성을 파악할 수 있습니다. 퍼스널 케어 제품과 관련된 응용 분야에 대한 성능 결과를 얻을 수 있지만 절차는 광범위한 식품, 화학, 바이오매스 및 생물학적 유체에 적용할 수 있습니다. 비디오와 같은 다른 기술에 비해 자기 공명 이미징을 사용하는 주요 이점은 불투명한 물질을 시각화할 수 있다는 것입니다.

또한 정보는 정량적 및 성분 농도이며 혼합 정도를 계산할 수 있습니다. 시각화, 믹싱. MRI를 사용하면 공간적으로 측정된 농도 분포와 계산된 농도 분포를 자세히 비교하여 전산 유체, 동적 시뮬레이션 및 제조 프로세스를 검증하는 데 도움이 될 수 있습니다.

SAR 믹서는 PVC 파이프에 배치된 여러 플레이트로 구성됩니다. 각 레이저 절단 플레이트는 PMMA로 구성되며 1.59mm 두께로 절단됩니다. 각 플레이트에는 아크릴 막대를 따라 정렬되는 직사각형 키가 있습니다.

PVC 파이프에서 플라스틱은 투명하거나 불투명할 수 있습니다. 플레이트에는 유체가 흐를 수 있는 개구부가 있는 다양한 디자인이 있습니다. 플레이트는 반복되는 패턴으로 파이프에 배치되어 터널이 혼합됩니다.

파이프 플레이트 S를 통과하는 두 개의 유체는 반복 모티프에 들어가는 두 개의 유체를 흐르는 데 사용됩니다. 하나의 유체 흐름이 중앙에 있고 유체 흐름이 위와 아래에 있습니다. 그들은 10 대 1의 상대 유속을 가지고 있습니다.

다음으로, 유체는 8개의 C형 플레이트로 만들어진 개방형 채널에서 만납니다. 그런 다음 유체는 플레이트 I.The 다음 섹션이 16개의 고유한 플레이트로 구성되어 있으며 각 유체 흐름을 시계 반대 방향으로 90도 비틀어 2개의 수직 채널로 물리적으로 분리합니다. 그런 다음 유체는 유체를 두 개의 수평 채널로 분할하는 8개의 플레이트를 통해 흐릅니다.

반복되는 모티프는 8개의 열린 채널 플레이트로 마무리됩니다. 전체적으로 이 모티브는 PVC 파이프를 통해 여섯 번 반복되었다. 인라인 분할 및 재결합 정적 혼합기를 통해 카보 전극 용액을 펌핑하기 위한 흐름 시스템을 조립하고 믹서를 자석에 배치하여 시작합니다.

자석은 미터당 0.3Tesla의 최대 기울기 강도와 거의 큐비클 인클로저를 가진 단일 Tesla 영구 자석 기반 이미징 분광계의 일부로, 테스트 유체의 질량 유량을 제어하고 기록할 수 있습니다. 또한 믹서의 상류에 압력 변환기를 통합하여 압력을 모니터링하고, 원통형 볼륨의 경우 4 회전하는 솔레노이드로 만든 무선 주파수 코일을 통합하고 PVC 파이프에 밀접하게 맞습니다. 마지막으로, 두 개의 별개의 솔루션이 흡입구에 연결됩니다.

이 시연에서 솔루션은 염화망간이 있거나 없는 카보폴입니다. 교반 탱크에서 가중의 폴리머를 탈이온수에 천천히 체질하여 카보폴 용액을 준비합니다. 카보폴 용액을 50% 수산화나트륨 용액으로 pH 7로 중화합니다.

중화를 통해 용액은 폴리머가 물에서 팽창할 때 최대 점도를 달성할 수 있습니다. 겔을 형성하려면 MR을 포함하는 두 번째 도핑된 카보 폴 용액을 준비합니다. 조영제: 염화망간. 유동 거동 또는 유변학을 특성화하려면 섭씨 25도의 유체 온도에서 표준 요염 형상을 사용하여 전단 점도를 측정합니다.

LA 리듬 모드에서 0.1에서 500파스칼까지의 정상 상태 순지 스트레스 스윕을 10년당 10포인트와 5% 허용 오차로 사용합니다. 그런 다음 10년당 10포인트로 LA 로그 모드에서 초당 628에서 0.63rad까지 주파수 스윕에 대한 스윕을 측정합니다. 이미징 매개변수를 선택할 때 이미지의 총 신호 대 잡음비와 도핑된 영역과 온 영역 간의 대비 및 신호 강도를 고려해야 합니다.

이 경우, 우리는 gradient echo sequence를 선택했고, 의 농도를 선택했습니다.농도에 대한 신호 강도의 선형 의존성을 제공합니다. MR 시퀀스에는 흐름 보상이 포함되지 않습니다.

따라서 모션 아티팩트를 피하기 위해 이미징은 정지 액체 이미징에서 수행되며 시간은 1분에서 4분 정도입니다. 믹서를 재배치하여 다른 축 위치에서 볼륨을 이미지화합니다. 원하는 부피가 자석 중앙의 NMR 코일 중앙에 올 때까지 믹서 튜브를 자석을 통해 축 방향으로 밀어 넣습니다.

그런 다음 이미징 프로세스를 반복합니다. 마지막으로, 이미지 분석 절차를 통해 MR 데이터를 분석하여 구성 요소 농도의 공간 분포를 문서화합니다. 이 작업에서 두 솔루션의 실제 논리적 속성은 구별할 수 없었습니다.

용액 점탄성 특성은 손실보다 더 큰 저장량을 가진 겔 시스템의 특성을 가졌으며, 탄성률 및 손실은 상당히 일정했습니다. 저장에 대한 손실의 기울기는 더 높은 주파수에서 증가했으며, 해당 위상 지연은 흐름 중 관성력에 대한 점성력의 상대적 기여도를 평가하기 위해 동일한 추세를 따랐습니다. 레이놀즈 수치는 플레이트를 통과하는 평균 흐름으로 계산되었습니다.

1.0보다 훨씬 작은 이 값은 점성력이 관성력을 지배했음을 나타냅니다. 따라서 혼합은 난류가 아닌 층류 스트레칭과 전단에 의해 이루어졌습니다. MRI를 사용한 흐름 시각화의 힘을 설명하기 위해 다음 결과는 서로 다른 축 위치에서 선택된 이미지입니다.

SAR 믹서는 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 혼합 섹션에서 다운스트림되는 H 플레이트의 이미지에 표시된 것처럼 흐름을 효과적이고 균일하게 분할합니다. 도핑된 유체 줄무늬의 수는 각 혼합 섹션을 통해 두 배로 증가했습니다. 이미지 값 임계값을 변경하면 모티프를 통과할 때마다 도핑된 유체의 줄무늬가 증가하는 것을 볼 수 있습니다.

믹서에서 시계 반대 방향으로 90도 회전하는 일련의 이미지는 수직 스트림이 전체 터널을 통과하는 혼합 과정에서 어떻게 수평 스트림이 되는지를 보여줍니다. 두 유체 흐름은 여러 번 두 배로 증가합니다.이러한 측정을 시도할 때 측정 시간은 분자 확산이 성분 농도 분포에 영향을 미치는 시간에 비해 매우 짧아야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이러한 혼합의 실험적 측정은 혼합의 전산 유체 역학 시뮬레이션에 사용되는 유체 유변학의 구성 모델과 분할 및 재조합 믹서의 영향을 테스트하는 데 특히 유용합니다.

이 비디오를 시청한 후에는 자기 공명 영상을 사용하여 정적 혼합기의 농도 분포를 연구하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.