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Engineering

ध्रुवीय ढांकता हुआ तरल पदार्थ से Electrohydrodynamic पुल की तैयारी

Published: September 30, 2014 doi: 10.3791/51819
Automatic Translation
1, 2, 2, 3, 1
1Applied Water Physics, Wetsus - Centre of Excellence for Sustainable Water Technology, 2IRCAM GmbH, 3Institute for Thermal Turbomachinery and Machine Dynamics, Graz University of Technology

Summary

क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर electrohydrodynamic तरल पुलों उच्च तीव्रता बिजली क्षेत्र और ध्रुवीय ढांकता हुआ तरल पदार्थ की बातचीत की खोज के लिए सरल और शक्तिशाली उपकरण हैं. बुनियादी तंत्र और (जैसे, पानी, DMSO, और ग्लिसरॉल) प्रस्तुत किया है तीन तरल पदार्थ के लिए thermographic छवियों, सहित परिचालन उदाहरण के निर्माण.

Abstract

क्षैतिज और तरल खड़ी पुलों उच्च तीव्रता बिजली क्षेत्र (8-20 केवी / सेमी) और ध्रुवीय ढांकता हुआ तरल पदार्थ की बातचीत की खोज के लिए सरल और शक्तिशाली उपकरण हैं. इन पुलों वे कुछ मिलीमीटर परे तानाना कि प्रदर्शन में केशिका पुलों से अद्वितीय हैं, जटिल द्विशताब्दी दिशात्मक बड़े पैमाने पर स्थानांतरण पैटर्न है, और अवरक्त विकिरण गैर प्लैंक फेंकना. आम सॉल्वैंट्स की एक संख्या में इस तरह के पुलों के साथ ही कम चालकता समाधान और कोलाइडयन निलंबन फार्म कर सकते हैं. स्थूल व्यवहार electrohydrodynamics द्वारा नियंत्रित और कठोर दीवारों की उपस्थिति के बिना द्रव का प्रवाह घटना के अध्ययन का एक साधन प्रदान करता है. एक तरल पुल कई महत्वपूर्ण घटना के शुरू होने से पहले आगे बढ़ meniscus ऊंचाई (electrowetting), थोक तरल पदार्थ संचलन (Sumoto प्रभाव), और आरोप लगाया बूंदों (electrospray) के इंजेक्शन सहित मनाया जा सकता है. सतह, ध्रुवीकरण, और विस्थापन बलों के बीच बातचीत सीधे द्वारा जांच की जा सकतीलागू वोल्टेज और पुल की लंबाई बदलती. गुरुत्वाकर्षण के द्वारा सहायता प्रदान की बिजली के क्षेत्र, रेले-पठार अस्थायित्व के खिलाफ तरल पुल स्थिर. (जैसे, पानी, DMSO, और ग्लिसरॉल) प्रस्तुत किया है तीन तरल पदार्थ के लिए thermographic छवियों, सहित परिचालन उदाहरणों के साथ दोनों ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज अभिविन्यास के लिए बुनियादी तंत्र का निर्माण.

Introduction

बिजली क्षेत्र और सामग्री थोक के भीतर विकसित हो बलों की संख्या में तरल बात परिणामों के बीच बातचीत. असली तरल ढांकता प्रणालियों में, गैर नगण्य क्षेत्र ढ़ाल और समरूपता को तोड़ने geometries मालूम होता है अजीब प्रभाव की एक संख्या में परिणाम. हर्ट्ज तरल ठोस ढांकता सिस्टम 1 में घूर्णन गति नोट करने के लिए पहले की गई थी. Quincke दो तरल पदार्थ के बीच इंटरफेसियल तनाव केवल एक बाहरी बिजली क्षेत्र के आवेदन से नहीं बदला गया था, लेकिन इस परिवर्तन के द्रव शरीर पर बलों की मेहनत के काम में हुई कि और घूर्णी गति 2 प्रेरित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता मनाया. आर्मस्ट्रांग फुच्स और सह कार्यकर्ता जन और प्रभारी परिवहन यांत्रिकी 4,5 का पता लगाया और इन पुलों फार्म जिसके द्वारा तंत्र में गंभीर वैज्ञानिक जांच फिर से खोल दी जब तक हाल ही में एक रहस्यपूर्ण पार्टी चाल बनी जो 1893 3 में चल पानी पुल की खोज की. बिजली क्षेत्र abilit हैसमानांतर थाली इलेक्ट्रोड के बीच ढांकता हुआ तरल वृद्धि पर Pellat के काम के रूप में गुरुत्वाकर्षण बल के खिलाफ तरल पदार्थ उठाने के लिए वाई 6 से पता चलता है. यह उठाने कार्रवाई एक आवृत्ति निर्भरता से पता चलता है और अंततः मैक्सवेल तनाव tensor 7 के माध्यम से वर्णित किया जा सकता है. एक ढांकता हुआ (EWOD) पर electrowetting लिए इसी तरह की आवृत्ति निर्भरता 8 और dielectrophoretic (रवानगी) जन प्रवाह 9 दिखाते हैं एसी परिस्थितियों में जो electrohydrodynamic (EHD) तरल पुलों के साथ जुड़े तरल स्तर बढ़ने पर जब यह महत्वपूर्ण है. इसके अलावा, उच्च क्षमता के बिजली क्षेत्र के आवेदन तरल जेट को तोड़ने को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण है और तरल पदार्थ के साथ बिजली क्षेत्र की बातचीत electrospray atomization 10,11 के औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण प्रक्रिया को समझने के लिए आवश्यक है.

एक बाहरी बिजली क्षेत्र ही सतह ऊर्जा को प्रभावित नहीं करता है. कारण ध्रुवीकरण और कतरनी तनाव की कार्रवाई करने के लिए कर सकते हैं, पैटर्न प्रवाहस्थापित किया. एक उदाहरण inhomogeneous बिजली क्षेत्र की उपस्थिति में तरल पदार्थ का प्रचलन है. इसके द्वारा electroconvective धाराओं कतरनी तनाव से प्रेरित तरल थोक में स्थापित कर रहे हैं. Sumoto एक द्रव मोटर एक ध्रुवीय तरल या एक गैर ध्रुवीय ढांकता हुआ स्नान में डूबे और एक inhomogeneous बिजली क्षेत्र 12 के भीतर रखा एक धातु की छड़ या तो युक्त एक गिलास रोटर का उपयोग कर बनाया जा सकता है कि प्रदर्शन किया. Okano द्वारा बाद में विश्लेषण केवल गुणात्मक प्रयोगात्मक परिणामों से मेल कर सकता है जो रोटेशन समस्या को हल करने के लिए एक सजातीय क्षेत्र सन्निकटन 13 का इस्तेमाल किया और एक विलक्षण जन के रूप में प्रतिक्रिया करने के लिए ढांकता हुआ तरल पदार्थ की आवश्यकता है. इस विषय पर अन्य शोधकर्ताओं वे ग़लती रिपोर्ट के रूप में पूरी तरह से बात याद और Pellat 17 ने बीड़ा उठाया है बिजली के क्षेत्र कार्य के जवाब में 14-16 वृद्धि एक तरल स्तर के रूप में Sumoto प्रभाव का पता लगाया. प्रभारी स्थानीयकृत की प्रक्रिया के लिए तोड़ने सतह समरूपता का महत्व और उत्पन्न कतरनी streएसएस 18 तरल EHD पुलों पर अनुसंधान के लिए काबू करने के लिए आवश्यक है. सातत्य electromechanics 19 पर Melcher के ग्रंथ थोक तरल पदार्थ के इलाज के लिए एक पूरी सैद्धांतिक आधार प्रदान करता है और isotropic सजातीय सीमा के भीतर मुक्त सतहों सरल करता है. सतहों के महत्व को भी थोक आंदोलन उत्पन्न कर सकते हैं कि कतरनी तनाव में समरूपता परिणामों की हानि के रूप में निरंतरता की दृष्टि से अभी भी स्पष्ट है. ध्रुवीकरण और सतह के दृष्टिकोण पर जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील शक्ति के अधीन हैं जो हो सकता है असतत मोबाइल द्रव संस्करणों के सामान्य मामले में ले ली, बिजली के क्षेत्र बातचीत दोनों Navier स्टोक्स 20 और Bernoulli 7,21,22 संबंधों में प्रतिस्थापित किया जा सकता तरल पुलों सहित EHD प्रवाह घटना की भीड़ का वर्णन करने के लिए. तरल पुल के आगे के अध्ययन 23-25, माइक्रो और नैनो सामग्री प्रसंस्करण 26-28, दवा वितरण 29 मुद्रण ऐसी स्याही जेट के रूप में EHD आधारित प्रौद्योगिकियों के एक नंबर में सुधार कर सकते हैं, 30, जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों 31,32, और अलवणीकरण 33.

यहाँ वर्णित तरीकों जिसका अणु एक स्थायी द्विध्रुवीय पल के अधिकारी ध्रुवीय तरल पदार्थ में पाए जाते हैं जो EHD तरल पुलों के गठन के लिए पहुँच प्रदान करते हैं. इस प्रकार ढांकता हुआ permittivity की एक स्थानीय परिवर्तन उपज द्विध्रुवीय आबादी का एक आंशिक ध्रुवीकरण में लगाया inhomogeneous बिजली क्षेत्र के परिणाम आगे क्षेत्र ढ़ाल 18,34,35 मजबूत. इस ध्रुवीकरण लागू क्षेत्र के रिश्तेदार तीव्रता के आधार पर अंत में एक पुल के गठन में जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न तरल प्रतिक्रियाओं (देखें आंकड़े 4-7) की एक संख्या उत्पन्न होगा जो एक विस्थापन बल को जन्म देता है. तरल भी इलेक्ट्रोड पर एक तेज धार मौजूद है जहां एक टेलर विशेष रूप से मामलों में इलेक्ट्रोड सतहों साथ 22,36 प्रवाह का विकास होगा. तेज किनारों पर आरोप इंजेक्शन की संभावना भी मौजूद है और साथ संगत हैइस प्रकार Sumoto प्रभाव 12 से तरल पुल प्रणाली को जोड़ने तरल थोक 22 में electroconvective धाराओं उत्पन्न जो heterocharge परतों के गठन. पुलों के लिए शासी EHD रिश्तों बड़े पैमाने पर पानी और अन्य ध्रुवीय तरल पदार्थ 22,36-38 के लिए कहीं और कवर कर रहे हैं. इन सैद्धांतिक दृष्टिकोण प्रयोगात्मक डेटा आ जब विचार किया जाना चाहिए जो कुछ सीमाएं पीड़ित हैं. मैक्सवेल तनाव tensor उपचार 36 क्षेत्र विषमताओं के रूप में अच्छी तरह से तरल पुल में गैर uniformities के प्रति असंवेदनशील है. एक शुद्ध EHD दृष्टिकोण 37 electrogravitational संख्या और पुल पहलू अनुपात करने के लिए अपने रिश्ते की स्थिति स्थिर परिभाषा प्रदान करता है; हालांकि, प्रवाह की गतिशीलता और महत्वपूर्ण क्षणिक घटना (जैसे, पुल निर्माण) की भविष्यवाणी नहीं कर रहे हैं. पुल की स्थिरता का विश्लेषण करने और पहले से Marín और Lohse 37 द्वारा प्रकाशित के रूप में यहाँ प्राप्त कर रहे हैं जब तीन आयामरहित संख्या उपयोगी हैं ई) बिजली और केशिका बलों के बीच अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है जो इस प्रकार है:

समीकरण 1

ε 0 वैक्यूम permittivity है, जहां ε तरल के रिश्तेदार ढांकता हुआ permittivity आर, ई टी पुल पर बिजली के क्षेत्र है, γ सतह तनाव, डी एस डी एल के रूप में तो व्यास का क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर अनुमानों रहे है मतलब व्यास डी एम उपज. बॉन्ड संख्या (बो) गुरुत्वाकर्षण और केशिका बलों के बीच संतुलन का वर्णन:

2 समीकरण

जी गुरुत्वीय त्वरण है जहां, एल मुक्त पुल की लंबाई है, और वी पुल मात्रा है. बीच के रिश्तेगुरुत्वाकर्षण, केशिका, और बिजली के बलों electrogravitational संख्या जी ई के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

3 समीकरण

पुल के माध्यम से बह वर्तमान पार अनुभागीय क्षेत्र है और इस तरह व्यास से संबंधित है, जबकि एक पुल का अधिकतम तानाना लागू वोल्टेज से संबंधित है. इन रिश्तों को पुल मात्रा का निर्धारण, और इस प्रकार किसी भी ऑपरेटिंग तरल पुल के लिए स्थिरता के क्षेत्र को परिभाषित, मिलकर कर रहे हैं. एक पानी पुल के लिए विशेषता घटता एप्लाइड क्षेत्र सतह तनाव बलों और पुल की बड़े पैमाने पर लीक में जिसके परिणामस्वरूप बहुत बड़ी समस्या है जो ऊपर एक ऊपरी सीमा पर काबू पाने के लिए भी कमजोर है जिसके नीचे एक कम सीमा से पता चलता है जो चित्रा 3 में दिए गए हैं जो आगे बाधित क्षेत्र और पुल टूटना में परिणाम है.

अधिक सामान्य इलाजध्रुवीय सॉल्वैंट्स 19,22 में तरल पुलों के बयान दबाव अवधि में जोड़ा बिजली विस्थापन शर्तों के साथ एक संशोधित Bernoulli समीकरण के संदर्भ में प्रवाह की गतिशीलता को नियंत्रित करने बलों की भविष्यवाणी करने के लिए पुल के साथ संचालन संयुक्त दबाव शर्तें प्रदान करता है. इसके अलावा आयन स्थिरता 24 के लिए Onsager संबंध संतुलन पंप दिशा और थर्मल उत्सर्जन पर प्रयोगात्मक टिप्पणियों के साथ समझौते में शामिल किया है.

ध्रुवीय तरल पदार्थ की एक संख्या, पानी सहित पता लगाया गया है कम स्निग्ध एल्कोहल (जैसे, मेथनॉल), पाली एल्कोहल (जैसे, ग्लिसरॉल), dimethylsulfoxide (DMSO), और अन्य ध्रुवीय ऑर्गेनिक्स (जैसे, Dimethylformamide). गैर ध्रुवीय ढांकता हुआ तरल पदार्थ (जैसे, हेक्सेन) पुल गठन प्रदर्शन नहीं करते. पुलों का समर्थन करने में सक्षम ढांकता हुआ तरल पदार्थ दूर एक अच्छा प्रारंभिक बिंदु के लिए स्थापित कि शारीरिक मापदंडों की एक अच्छी तरह से परिभाषित समूह के भीतर 8,22,37 झूठ का अध्ययन इस प्रकारआर आगे प्रयोग: कम चालकता (σ <5 μS / सेमी), मध्यम स्थिर रिश्तेदार permittivity (ε = 20-80), उच्च सतह तनाव (γ = 21-72 करोड़ / मी) के लिए उदार. दिलचस्प बात यह है viscosities की एक विस्तृत श्रृंखला (η = 0.3-987 एमपीए · सेकंड) ऐसे पुलों में काम करते हैं. ऐसे ग्लिसरॉल के रूप में पर्याप्त उच्च चिपचिपापन के साथ तरल पदार्थ में यह तरल थोक (चित्रा 5) से सीधे एक पुल खींचने के लिए संभव है और dielectrophoretic बलों और तरल पुलों के बीच एक महत्वपूर्ण कड़ी है. ईओण समाधान (जैसे, सोडियम क्लोराइड (वायु)), पुल के तापमान में वृद्धि लागू वोल्टेज अनुपात को लंबाई में कमी, और तानाना को कम करने के लिए दिखाया गया है गठन और पिछले अध्ययनों 40 में पुल को अत्यधिक विघटनकारी हैं. यह व्यवहार काफी हद तक तरल पदार्थ की मात्रा तत्वों और बिजली के क्षेत्र के बीच युग्मन कम कर देता है जो आरोप परिरक्षण भंग आयनों के प्रभाव के रूप में भी वृद्धि की मौजूदा चालन को जिम्मेदार ठहराया है.

<electrostriction साथ जो आवश्यक दबाव शर्तें केवल तरल इंटरफेस 21 में पाए जाते हैं क्योंकि सातत्य स्तर EHD घटना पर पी वर्ग = "jove_content"> बस उत्पन्न होती हैं. इसके अलावा, EHD तरल पुलों की स्थिरता और प्रणाली में इंटरफेस की स्थिरता के बीच एक संबंध है. कम गुरुत्वाकर्षण प्रयोगों 41 अलग पुल आँसू जो एक ताकत में विस्तार सतह क्षेत्र के परिणाम के मामले में. सतह भी सीमित है या इसी तरह अगर subtending संपर्क क्षेत्र के छोटे पुल संभावना अस्थायित्व का विकास होगा. इस ट्यूबिंग द्वारा या एक इलेक्ट्रोड सतह से ऊपर की तरफ खींच लिया है जहां खड़ी पुलों के मामले में तंग आ चुके हैं जो पुलों में यह साफ किया जा सकता है - वे स्थिति जहां में पाया विशेषता प्रवाह की गतिशीलता की कमी के रूप में जिसके परिणामस्वरूप पुलों लंबी अवधि के आपरेशन में कम स्थिर हैं दोनों जलाशयों एक बड़े मुक्त सतह क्षेत्र है. जिसका कनेक्शन द्रव जलाशय को ट्यूबिंग शो मैं भीतर तक ही सीमित रहे पुलncreased थर्मल संचय और गिरने सतह तनाव. यह एक एयर इंटरफेस अनायास ट्यूबिंग भीतर बनेगी कि खासियत है. इस हालत सीमा दोनों अधिकतम तानाना के साथ ही सीमित तरल पुलों के लिए पुल का औसत जीवनकाल. कोई पुल तरल रूप कारावास में इस तरह के एक त्वरक वोल्टेज में रहेंगे जबकि ओपन सतह पानी पुलों preferentially एक electrospray मोड में संक्रमण 35 केवी पर 35 मिमी लंबाई करने के लिए बढ़ाया जा सकता है. ट्यूब खिलाया सिस्टम में जीवन भर के लिए आम तौर पर 2 घंटे से भी कम है जबकि इसी तरह मुक्त सतह पानी पुल, नियंत्रित परिस्थितियों में 10 घंटा आ स्थिरता जन्मों है.

EHD घटना आम तौर पर केवल सातत्य स्तर पर माना जाता है. तरल पुलों के आणविक आधार पर अध्ययन का एक सीमित संख्या में आयोजित किया गया है. खड़ी एसी पुलों का उपयोग कर एक रमन अध्ययन 42 थोक पानी की तुलना में आपस में आणविक OH खींच बैंड की जांच की. सुप्रीम कोर्ट में कुछ परिवर्तनबिजली क्षेत्र के आवेदन के बाद attering प्रोफाइल के एक संरचनात्मक मूल है करने के लिए दिखाए जाते हैं. एक अस्थायी पानी पुल 43 एक HDO में निहित HDO अणुओं की OH खिंचाव कंपन के कंपन जीवनकाल पर ultrafast मध्य अवरक्त पंप जांच स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग: डी ओ 2 पानी पुल HDO अणुओं के लिए की तुलना में कम (630 ± 50 FSEC) होना पाया गया थोक HDO में: डी ओ 2 (FSEC 740 ± 40), इसके विपरीत, जबकि कंपन विश्राम निम्नलिखित thermalization गतिशीलता थोक HDO में से (1500 ± 400 FSEC) बहुत धीमी हैं: डी ओ 2 (250 ± 90 FSEC). ऊर्जा विश्राम गतिशीलता में इन मतभेदों को दृढ़ता से पानी पुल और थोक पानी एक आणविक पैमाने पर अलग है कि संकेत मिलता है. इसके अलावा, एक अस्थायी पानी पुल के अवरक्त उत्सर्जन पर अनुसंधान एक प्रोटॉन चालन बैंड 44 की जमीन राज्य के लिए एक उत्साहित राज्य से एक संक्रमण के कारण हो सकता है जो एक गैर थर्मल सुविधा का पता चला. एक और अधिक हाल रमन अध्ययन reporteडीसी पानी में पुल की 45 कोर और बाहरी कवच के बीच स्थानीय पीएच में रिश्तेदार अंतर का संकेत है जो स्पेक्ट्रा में एक रेडियल वितरण है कि पुल डी. EHD तरल पुलों के भीतर शारीरिक विशेषताओं के रेडियल वितरण आगे तापमान और घनत्व प्रोफाइल में विरोधाभासी रेडियल वितरण देता है और समझाया या तो स्वतंत्रता की आणविक डिग्री में एक ढाल या एक माध्यमिक चरण की मौजूदगी से किया जा सकता है जो स्थिर यूवी बिखरने प्रयोगों 46 के द्वारा समर्थित है नैनो बुलबुले के रूप में. रुकावट रोटेशन की अवधारणा (यानी librations) अवरक्त उत्सर्जन स्पेक्ट्रा 44 से समर्थित है, जबकि बाद में अवधारणा एक छोटे कोण एक्सरे बिखरने अध्ययन 47 द्वारा समर्थित नहीं है. EHD तरल पुलों में तरजीही प्रवाह दिशा ऑटो हदबंदी कैनेटीक्स में परिवर्तन से उत्पन्न होती है. Onsager के काम के साथ समझौते में यह निष्कर्ष आणविक और सातत्य स्तर घटना को जोड़ने के लिए वादा धारण <समर्थन> 22. EHD घटना को एक आणविक आधार के लिए इसके अलावा सबूत एक ढांकता हुआ छोटी बूंद से थर्मल उत्सर्जन बढ़ रही बिजली क्षेत्र के जवाब में स्थानीय रूप से कम हो जाती है और एक पुल के शुरू होने के ठीक पहले एक न्यूनतम तक पहुँच जाता है कि निरीक्षण में पाया जाता है (चित्रा 7 देखें).

EHD तरल पुलों कई लंबाई तराजू पर सेनाओं के बीच परस्पर क्रिया की जांच के लिए एक अवसर मौजूद है और यह समर्थन करता है कि गुरुत्वाकर्षण के लिए किसी भी अभिविन्यास रिश्तेदार के साथ तरल पदार्थ की एक संख्या में पुलों के इन प्रकार के निर्माण के लिए एक मानकीकृत पद्धति प्रदान करने के लिए इस काम के विशिष्ट उद्देश्य है पहले चर्चा विशेषता घटना का पूरा सेट के उद्भव.

Protocol

1 सामान्य सिफारिशें

  1. हाथों से पसीने या तेल से प्रदूषण को रोकने के लिए प्रयोग की सेट अप के दौरान डिस्पोजेबल, पाउडर मुक्त दस्ताने पहनें.
  2. स्वच्छ सभी कांच के बने पदार्थ, इलेक्ट्रोड और तरल चरण में भंग कर सकते हैं कि contaminants की शुरूआत को रोकने के लिए विशेष ध्यान दे, अध्ययन के तहत तरल संपर्क है कि किसी भी अन्य भागों.
  3. एक चालकता मीटर का उपयोग करना, प्रयोग में इस्तेमाल किया और यह / सेमी ≤1 μS है कि इस बात की पुष्टि की जाएगी कि तरल की विद्युत चालकता को मापने.

2 प्रायोगिक सेटअप

  1. क्षैतिज पुल प्रणाली (चित्रा 1 ए)
    1. एक स्तर गैर का आयोजन सतह पर समायोज्य ऊंचाई प्लेटफार्मों की एक जोड़ी रखें. जगह में एक मंच फिक्स और 25 मिमी की एक न्यूनतम यात्रा है कि एक मोटर चालित रेखीय अनुवाद मंच पर अन्य मंच माउंट.
    2. सुरक्षित इन्सुलेट प्लेट (चित्रा 1 ए, भाग जे) वेंसमायोज्य प्लेटफार्मों का ई ऊपर की सतह. वे सभी पक्षों पर कम से कम 10 मिमी से प्लेटफार्मों की अधिकता इतनी है कि अधिक आकार के हैं कि प्लेटों इन्सुलेट प्रयोग करें. ऐसे Teflon, एक्रिलिक, या खिड़की के शीशे के रूप में आम सामग्री का उपयोग करें. योजना बनाई अधिकतम वोल्टेज में टूट को रोकने के लिए मोटाई चुनें.
    3. निर्माता के निर्देशों के अनुसार उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति (चित्रा 1 ए, भाग मीटर) से कनेक्ट करें.
    4. उच्च वोल्टेज और जमीन दोनों तारों का अंत करने के लिए मिलाप मगरमच्छ क्लिप.
    5. इन्सुलेट प्लेटफार्मों पर क्षैतिज फैला हुआ इन्सुलेट छड़ी के साथ खड़े एक अंगूठी पर कठोर इन्सुलेट सामग्री से निर्मित एक समर्थन बांह के एक छोर दबाना.
    6. मगरमच्छ क्लिप नीचे की ओर अछूता प्लेटफार्मों ऊपर फैलाना तो बिजली के टेप, नायलॉन तार संबंधों, या अन्य उपयुक्त साधन के कई wraps उपयोग कर या तो समर्थन हथियारों के लिए जमीन और उच्च वोल्टेज तारों माउंट.
    7. क्लिप एक प्लैटिनम इलेक्ट्रोड (चित्रा 1 ए, भाग K) दो मगरमच्छ क्लिप में से प्रत्येक में.
    8. उच्च वोल्टेज तार तय मंच से ऊपर है और जमीन तार आगे बढ़ मंच के ऊपर है कि इतना समर्थन हथियारों स्थिति.
  2. कार्यक्षेत्र पुल प्रणाली (चित्रा 1 बी)
    1. दबाना 25 मिमी की एक न्यूनतम यात्रा कर सकते हैं कि इतनी एक रेखीय अनुवाद चरण के लिए एक गैर प्रवाहकीय दबाना संलग्न. पोत जमीन तार को जोड़ा जाएगा जो (चित्रा 1 बी, भाग मैं) धारण करने के लिए इस दबाना का उपयोग करें.
    2. एक ऊर्ध्वाधर कठोर संरचना का समर्थन करने के लिए इस विधानसभा माउंट.
    3. लाइन में और रेखीय अनुवाद मंच पर समर्थन के नीचे एक समान गैर प्रवाहकीय दबाना संलग्न. उच्च वोल्टेज तार से जोड़ा जाएगा जो पोत पकड़ करने के लिए इस दबाना का उपयोग करें.
  3. एक "मृत छड़ी" बनाओ (उदाहरण के लिए चित्रा 1C देखें)
    1. (चित्रा और ऐसे 30-40 सेमी लंबा एक कांच या प्लास्टिक छड़ी के रूप में गैर प्रवाहकीय कठोर सामग्री का एक टुकड़ा प्राप्त# 160; -1 सी, भाग पी).
    2. एक crisscrossed ढंग या अन्य फिक्सिंग सामग्री में लागू बिजली के टेप (चित्रा -1 सी, भाग आर) के कई wraps का उपयोग रॉड के एक सिरे को प्रवाहकीय 10-15 सेमी लंबी धातु (चित्रा -1 सी, भाग क्यू) की एक टुकड़ा देते.
    3. बिजली की आपूर्ति सर्किट उपकरणों से निपटने के लिए पहले छुट्टी दे दी है विश्वास दिलाता हूं कि बंद होने के बाद धातु अंत के साथ उच्च वोल्टेज और जमीन इलेक्ट्रोड पाटने के लिए "मृत छड़ी" का प्रयोग करें.

लिक्विड पुल के 3 ऑपरेशन

  1. क्षैतिज लिक्विड पुल
    1. बीकर टोंटी या रिम के 1-5 मिमी के भीतर करने के लिए सतह लाने के लिए पर्याप्त तरल के साथ प्रत्येक पोत (चित्रा 1 ए, भाग मैं) भरें. इस प्रदर्शन में इस्तेमाल वाहिकाओं (व्यास 60 मिमी) के लिए, पानी के लिए तरल की 67 ग्राम, DMSO के लिए 74 ग्राम, या ग्लिसरॉल के लिए 84.4 ग्राम का उपयोग करें.
    2. वे मानसिक ऐसा है कि इन्सुलेट मंच पर 2 जहाजों रखेंically ऐसे spouts के रूप में एक ही स्थान पर एक दूसरे से संपर्क लेकिन सीधे दीवार रिम भी काम करेंगे.
    3. तरल केवल प्लैटिनम इलेक्ट्रोड और नहीं मगरमच्छ क्लिप या तार से संपर्क करें ताकि मंच ऊंचाइयों को समायोजित करें. परिणामस्वरूप पुल क्षैतिज स्तर इतना है कि ऊर्ध्वाधर स्थिति पर ध्यान दे.
    4. वे पुल बनेगी जहां संपर्क स्थिति से 15 मिमी की एक न्यूनतम ताकि तरल भरा वाहिकाओं में प्लैटिनम इलेक्ट्रोड स्थिति. नोट: आमतौर पर इलेक्ट्रोड पोत के केंद्र और दो जहाजों संपर्क बनाने जहां से दीवार से दूर के बीच रखा जाता है.
  2. कार्यक्षेत्र लिक्विड पुल
    1. , चित्रा 1 बी में मैं हिस्सा दिखाया गया के रूप में एक तरल बंदरगाह के साथ दो स्वच्छ, बंद वाहिकाओं का प्रयोग करें.
    2. कोई फँस हवा बुलबुले हैं इतना है कि अध्ययन के तहत तरल के साथ प्रत्येक पोत भरें.
    3. प्रत्येक बर्तन में एक इलेक्ट्रोड (चित्रा 1 बी, भाग कश्मीर) डालें और सी बंदएपी जगह में तरल पकड़ लिए.
    4. उद्घाटन के एक दूसरे के प्रति बिंदु ऐसा है कि (2.2 देखें) गैर प्रवाहकीय clamps में दो बंद वाहिकाओं माउंट.
    5. एक घुमावदार तरल सतह गिलास रिम से ऊपर कुछ मिलीमीटर protrudes कि इतने कम ट्यूब का उद्घाटन करने के लिए तरल की कुछ बूँदें जोड़ें.
    6. यह सिर्फ संपर्कों कम एक एक छोटे केशिका पुल बनाने इतना है कि नीचे ऊपरी पोत लाओ.
    7. कम पोत (स्थिर) इलेक्ट्रोड टर्मिनल और ऊपरी (अनुवाद के) पोत के लिए जमीन के लिए बिजली की आपूर्ति की उच्च वोल्टेज निर्गम (चित्रा 1 बी, भाग मीटर) से कनेक्ट करें.
  3. उच्च वोल्ट ऑपरेशन
    1. सामान्य विचार
      1. कोई तरल ताल, फिल्मों, या बूंदों इन्सुलेट प्लेटफॉर्म पर मौजूद हैं कि सभी सतहों सूख रहे हैं, इसकी पुष्टि के लिए और आगे बढ़ने से पहले.
      2. प्रयोग करने की शक्ति लागू करने से पहले कोई शॉर्ट सर्किट है कि वहाँ की पुष्टि और कोई जमीन पी रहे हैं किकर्मियों या उपकरण सक्रिय सतहों के संपर्क में आने में परिणाम कर सकते हैं जो aths मौजूद. सभी प्रक्रियाओं का पालन और उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति निर्माता द्वारा जारी चेतावनी का पालन करने के लिए कुछ खास होगा. जब संदेह में योग्य विद्युत सुरक्षा कर्मियों से सलाह लीजिए.
      3. शक्ति लागू करने से पहले बिजली की आपूर्ति की ध्रुवीयता (चयन हो) निर्धारित करें. यह और अधिक स्थिर पुलों प्रदान करता है के रूप में आमतौर पर, सकारात्मक वोल्टेज ध्रुवता का उपयोग करें. नोट: नकारात्मक polarity भी इलेक्ट्रॉनों डूब बजाय सोर्सिंग में कारण कार्यात्मक फर्क करते थे, लेकिन आदत काफी दोनों ढांकता हुआ तरल 48 के भौतिक गुणों को प्रभावित कर सकते हैं जो स्पष्ट अंतरिक्ष प्रभारी प्रभाव उपज और प्रयोगात्मक क्षेत्र में स्थानीय प्रभारी घनत्व को प्रभावित किया जा सकता है उच्च क्षमता के तहत अतिरिक्त प्रभार के रूप में इन्सुलेट समर्थन संरचनाओं के आसपास के पर छिड़काव किया जा सकता है.
      4. वर्तमान में कोई अधिक 5-6 से मा प्रदान करने के रूप में तो बिजली की आपूर्ति पर मौजूदा सीमा को खोलें.
      </ ली>
    2. रैंप या कदम - लागू किया जा सकता है कि दो वोल्टेज प्रोफाइल के एक चुनें.
      1. पहले प्रारंभिक और तरल के प्रदर्शन विशेषताओं अभी तक ज्ञात नहीं कर रहे हैं जब एक वोल्टेज रैंप का उपयोग करें.
        1. 0 केवी प्रदान करने के लिए बिजली की आपूर्ति पर वोल्टेज सीमा नीचे बारी.
        2. बिजली की आपूर्ति पर उत्पादन में सक्षम है और धीरे धीरे लगभग 250 वी / सेकंड की दर से वोल्टेज की सीमा बढ़ाने के लिए शुरू.
        3. पुल प्रज्वलन होती है, जिस पर वोल्टेज निरीक्षण, इस अनुमानित प्रज्वलन दहलीज वोल्टेज (वी टी) है.
      2. जल्दी से व्यवस्था करने के लिए वोल्टेज लागू करने के लिए एक वोल्टेज कदम का प्रयोग करें.
        1. (3.3.2.1.3 देखें) अध्ययन के तहत तरल प्रणाली के लिए एक वोल्टेज रैंप का उपयोग करके निर्धारित किया गया था जो प्रज्वलन सीमा से ऊपर वांछित मूल्य के लिए बिजली की आपूर्ति वोल्टेज सीमा निर्धारित करें.
        2. बिजली की आपूर्ति पर उत्पादन में सक्षम. एक वोल्टेज कदम arcing और बूंदों के इंजेक्शन में परिणाम कर सकते हैं और एसई कई आवश्यकता हो सकती है: नोटएक स्थिर पुल रूपों से पहले conds. कुछ सेकंड से अधिक समय तक जारी रहती है की अनुमति दी अगर arcing वृद्धि हुई तरल चालकता में जिसके परिणामस्वरूप ओजोन और पेरोक्साइड का उत्पादन होगा. यह arcing एक समस्या है अगर ताजा सामग्री के साथ तरल को बदलने के लिए सिफारिश की है.
    3. प्रज्वलन निम्नलिखित पुल को स्थिर.
      1. दो जहाजों के बीच तरल पदार्थ की एक सतत स्ट्रीम देख कर पुल प्रज्वलन की पुष्टि करें. नोट: यह 8-10 केवी के बीच आम तौर पर घटित होगा और इस्तेमाल तरल के आधार पर 250-500 μA के बीच मौजूदा चालन के साथ किया जाएगा.
      2. ट्यून वर्तमान खपत ~ 1000 μA साथ 10-15 केवी वोल्टेज में वृद्धि से विस्तार के लिए पुल. नोट: वास्तविक मूल्य का इस्तेमाल किया तरल पर निर्भर करेगा.
      3. लगभग 1 मिमी 1 प्रति केवी की दूरी के लिए पुल का विस्तार 15 केवी के लिए, जैसे 15 मिमी वोल्टेज लागू किया. आवश्यक, धुन तो पुल आगे प्रयोग की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है. ध्यान दें: एक स्थिर पुल सीएn कई घंटे के लिए मौजूद हैं.
  4. शटडाउन प्रक्रिया
    1. उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति पर उत्पादन अक्षम द्वारा पुल बुझाने. बिजली की आपूर्ति capacitors निर्वहन करने और वोल्टेज readout शून्य पर गिर करने के लिए कई सेकंड रुको.
    2. कम करने के लिए किसी भी पहले से सक्रिय भागों से निपटने के लिए पहले इलेक्ट्रोड धारकों खंड 1.3 में निर्मित "मृत छड़ी" का प्रयोग करें.

4 इमेजिंग

  1. फ्रिंज प्रोजेक्शन
    1. पारदर्शी फिल्म पर काली धारियों मुद्रण द्वारा एक बाइनरी फ्रिंज थाली तैयार है और एक आपल विसारक स्क्रीन करने के लिए इस प्रत्यय. इस उदाहरण के लिए, एक A4 (यानी 297 मिमी x 210 मिमी) फ्रिंज प्लेट का उपयोग करें.
    2. किनारे पूरे प्रयोगात्मक सेट अप पर पेश कर रहे हैं इतना है कि एक backlight के सामने फ्रिंज प्लेट रखें.
    3. रिकॉर्ड या तो अभी भी चित्र या डिजिटल कैमरों के किसी भी संख्या का उपयोग कर हाशिये पैटर्न की फिल्में.
    4. ट्रैक परिवर्तन मैंn तरल सतह के रूप में अच्छी तरह से 4.1.3 में दर्ज की छवियों का विश्लेषण करके subtending तरल की ऑप्टिकल पथ की लंबाई में परिवर्तन. नोट: मनाया परिवर्तन के मात्रात्मक विश्लेषण में इस तरह के स्वतंत्र रूप से उपलब्ध आईडिया कार्यक्रम 49 के रूप में विभिन्न सॉफ्टवेयर संकुल का उपयोग फ्रिंज मूल्यांकन के माध्यम से किया जाता है. विशिष्ट विवरण और हाशिये पर विश्लेषण के विचार कहीं 49-51 कवर कर रहे हैं.
  2. Thermographic इमेजिंग
    1. निर्माता के निर्देशों के अनुसार thermographic कैमरे के गतिशील सीमा निर्धारित करें. नोट: आमतौर पर एक दो बिंदु अंशांकन की उम्मीद है और तापमान रेंज शामिल हैं जो अच्छा थर्मल संकल्प प्रदान करने के लिए पर्याप्त है. अधिकांश तरल पुलों 20-50 डिग्री सेल्सियस से तापमान रेंज में कार्य करते हैं.
    2. प्रयोग के लिए उपयुक्त तापमान पर अध्ययन के तहत तरल की मात्रा का खुला सतह इमेजिंग द्वारा एक उत्सर्जन सुधार और तापमान अंशांकन प्रदर्शन.
      1. के समान एक पोत भरेंउस कमरे के तापमान पर अध्ययन के तहत तरल के साथ प्रयोगात्मक सेट अप में इस्तेमाल किया.
      2. इस तरह के एक प्रकार कश्मीर thermocouple के रूप में एक विसर्जन thermoprobe का उपयोग तरल के तापमान को मापने.
      3. अवरक्त में तरल पदार्थ की एक छवि रिकॉर्ड.
      4. एक गर्म थाली या माइक्रोवेव का उपयोग कर पुल में उम्मीद तापमान के तरल का तापमान बढ़ा. नोट: यह तरल के उबलते बिंदु से नीचे आम तौर पर कोई 10 से अधिक डिग्री सेल्सियस है (उदाहरण के लिए, पानी के लिए 90 डिग्री सेल्सियस).
      5. दोहराएँ 4.2.2.2 और ऊंचा तापमान तरल के लिए 4.2.2.3 कदम.
    3. दर्ज सतह क्षेत्र को अधिकतम करने के रूप में तो थोड़ा एक खड़ी पुल के साथ एक क्षैतिज पुल और स्तर से ऊपर कैमरे स्थिति. नोट: कारण मध्य की मजबूत अवशोषण करने के लिए और सबसे ध्रुवीय तरल पदार्थ से विकिरण अवरक्त लहर लंबी, केवल सतह के तापमान वितरण दिखाई जाएगी.
    4. शुरुआत पुल प्रणाली का रिकॉर्ड अवरक्त पूर्व पुलिस पर outputs सक्रिय करने के लिएwer आपूर्ति और प्रयोग निष्कर्ष निकाला या कैमरा बफर भरा है जब तक जारी है.

Representative Results

Electrohydrodynamic तरल पुलों तीन गुणों से केशिका तरल पुलों से अलग कर रहे हैं: 1) प्रवाह, 2) तानाना, 3) थर्मल उत्सर्जन; एक तुलना पूर्व वोल्टेज छोटे केशिका पुलों का आवेदन करने के लिए. चित्रा 2 में दिखाया तरल स्तर भी क्षैतिज विन्यास में spouts साथ जब अक्सर दो जहाजों के बीच नमूदार हैं. जुदाई दूरी कुछ मिलीमीटर से भी कम है जब वे खड़ी विन्यास में अपरिहार्य हैं.

वोल्टेज एक रैंप में या कदम (प्रोटोकॉल में 3.4.2.2 देखें) (प्रोटोकॉल में 3.4.2.1 देखें) या तो लागू किया जा सकता है. सीमा मूल्य (वी टी) एक EHD पुल का उत्पादन नहीं होगा, लेकिन इस तरह के तरल मात्रा विस्तार के रूप में कई अन्य घटनाओं को गति प्रदान कर सकते हैं नीचे वोल्टेज (चित्रा 4), तरल इलेक्ट्रोड संपर्क रेखा के ऊपर आंदोलन (चित्रा 5) तरल की, रोटेशन और संचलन थोक (चित्रा 6), हाथीctrospraying और जेट गठन (चित्रा 7). वी टी जांच के तहत ढांकता हुआ तरल पदार्थ की एक संपत्ति है, एकाग्रता और घटकों के प्रकार मौजूद हैं, साथ ही परिरक्षण वातावरण में इस्तेमाल किया. प्रज्वलन के लिए सीमा भी पोत जुदाई का एक समारोह है. पुल प्रज्वलन कई मिलीमीटर के विभाजन के साथ संभव है जबकि लागू वोल्टेज अधिक होना चाहिए और एक स्थिर तरल कनेक्शन का गठन होने से पहले एक लंबे समय तक मौन अवधि अधिक हिंसक electrospraying के साथ मनाया जा सकता है. उदाहरण के लिए, पानी भरा जलाशयों 5 मिमी, 17-20 केवी या इससे अधिक के लिए वी टी बढ़ जाती है के द्वारा अलग से.

वी टी arcing और निशान प्रज्वलन छिड़काव का एक संयोजन हो गया है एक बार (आंकड़े 8A, 9a) एक पतली पुल <व्यास में 1 मिमी के गठन के तुरंत बाद. पुल स्थापित हो जाने के बाद वर्तमान तक (9b, आंकड़े 8b) पुल की सूजन द्वारा पीछा बहेगाशर्तों के आधार पर 3-5 मिमी व्यास. तरल पदार्थ के कई सूजन को पुल प्रज्वलन से इस प्रकार अब तक समय अध्ययन में 10-500 मिसे के बीच है और काफी हद तक लागू वोल्टेज, जुदाई दूरी, और तरल चिपचिपाहट 8,22,37 के एक समारोह है.

क्षैतिज पुलों में प्रवाह दिशा विशिष्ट तरल की स्थिति पर निर्भर है. उच्च वोल्टेज ध्रुवता सकारात्मक है जब आम तौर पर शुद्ध प्रवाह कैथोड की ओर एनोड से चलाता है. विस्तार (चित्रा 8c) पर व्यास 1-10 हर्ट्ज के बीच कम आवृत्तियों पर आम तौर पर उतार चढ़ाव हो जाएगा. उच्च आवृत्ति दोलन भी पाए जाते हैं और सतह तरंगों के रूप में दिखाई दे रहे हैं. वापस एक द्विआधारी फ्रिंज पैटर्न के साथ प्रबुद्ध जब ऑप्टिकली सक्रिय घनत्व तरंगों पुल शरीर में दिखाई दे रहे हैं. प्रणाली के विशिष्ट प्रतिक्रिया समारोह तरल प्रणाली के साथ ही बिजली की आपूर्ति विशेषताओं दोनों पर निर्भर है.

कार्यक्षेत्र पुलों घंटे के लिए कई मायनों में समान हैंorizontal वाले; हालांकि, इन मजबूत जन प्रवाह के सबूत नहीं दिखा है और आम तौर पर एक अतिरंजित Amphora के आकार की तरह है. तरल और तानाना (चित्रा 9c) के एक अधिक बेलनाकार कॉलम में ड्राइविंग वोल्टेज परिणाम बढ़ाने क्षैतिज पुलों (पानी के लिए उदाहरण के लिए, 1.25 मिमी / केवी) की तुलना में थोड़ा बेहतर है. क्षैतिज पुल की तरह खड़ी पुलों पूर्व वोल्टेज के द्रव निकायों के बीच सीधे संपर्क के बिना फार्म कर सकते हैं. इस मामले में एक टेलर शंकु ऊपरी लटकता हुआ छोटी बूंद पर फार्म को मनाया जाता है. इस स्प्रे नीचे की ओर जल्दी से कम बिना डंठल छोटी बूंद के साथ संपर्क पर पहुँच जाती है कि एक स्थिर विमान बनाने का विस्तार होगा.

Electrosprays विपरीत, ध्रुवीय ढांकता हुआ तरल पदार्थ में EHD पुलों दोनों थर्मल के रूप के रूप में अच्छी तरह से गैर थर्मल अवरक्त (आईआर) विकिरण 44 में ऊर्जा नष्ट. तरल पुलों (7-10 आंकड़े) की thermographic रिकॉर्डिंग सतह प्रवाह की गतिशीलता की जांच के लिए और साथ ही qu के लिए एक उपयोगी उपकरण हैऊर्जा की operando आईआर में सक्रिय वितरण antifying. थर्मल उत्सर्जन Ohmic हीटिंग के लिए बड़े हिस्से में कारण है और विभिन्न तरल पदार्थ को अलग ढंग से एक ही शक्ति का अपव्यय दिया गर्मी के लिए करते हैं के रूप में इस प्रकार आयन स्थिरता का एक संवेदनशील उपाय है. उदाहरण के पानी पुल (चित्रा 9c) के लिए आम तौर पर 35-50 डिग्री सेल्सियस के बीच काम करते हैं, और शराब पुलों आयन स्थिरता 39 में दोनों कम वाष्प दबाव के कारण के रूप में भी मतभेद पर कुछ डिग्री कूलर चलाते हैं. इस लिंक किए गए व्यवहार का एक अन्य उदाहरण कम वाष्प दबाव है और अधिकांश अन्य ध्रुवीय तरल पदार्थ को विपरीत दिशा में विस्थापित जो नकारात्मक आयनों रूपों जो aprotic DMSO में पाया जाता है. DMSO पुलों 100 डिग्री सेल्सियस (चित्रा 10A) के पास तापमान पर काम करते हैं. ग्लिसरॉल पुलों में पाया स्थानीयकृत ताप से देखा जा सकता है के रूप में चिपचिपापन और गर्मी क्षमता भी व्यवस्था में व्यस्त है कैसे थर्मल ऊर्जा के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं (चित्रा 10b).

(आंकड़े 8E, 9e) को बाधित तक गोलमाल आमतौर पर व्यास की कमी (आंकड़े 8D, 9D) के माध्यम से आगे बढ़ना होगा बिजली के क्षेत्र. पुल व्यास उच्च द्रव्यमान और पानी के नीचे विमान में जिसके परिणामस्वरूप बहुत बड़ा हो जाता है जब आम तौर पर केवल क्षैतिज विन्यास में पाया पुल विघटन की एक और मोड, होता है. यह व्यवहार पुल फिर बूंदों में अस्थिर करने का कारण हो सकता है जो एक "झूल" असर उत्पादन पुल के दोलनों के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. बड़े व्यास BridGES कारण बाढ़ की स्थिति में जो परिणाम यूनिडायरेक्शनल प्रवाह को एक बर्तन में अतिरिक्त हीड्रास्टाटिक सिर दबाव का एक परिणाम के रूप में हो सकता है; वैकल्पिक रूप से एक बहुत व्यापक पुल या "पानी राजमार्ग" का उत्पादन होगा ही छोटे जुदाई के साथ उच्च मूल्यों के लिए वोल्टेज बढ़ रही है. ये बड़े व्यास पुल भी नीचे की ओर गुरुत्वाकर्षण के अंतर्गत आता है जो एक बड़ी छोटी बूंद में गिर द्वारा विफल कर सकते हैं.

चित्रा 1
EHD तरल पुल प्रयोगों के लिए चित्रा 1 मूल उपकरण. EHD तरल पुलों के निर्माण के लिए विशिष्ट (एक) क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर (ख) प्रायोगिक प्रणाली के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व. इस तरह के बढ़ते पट्टियों और इलेक्ट्रोड का समर्थन करता है के रूप में कुछ यांत्रिक विवरण स्पष्टता के लिए छोड़े गए हैं. आवश्यक घटक प्लेटफॉर्म या मो इन्सुलेट तरल वाहिकाओं (मैं), कर रहे हैंunts (जे), इलेक्ट्रोड (कश्मीर), और एक उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति (एम). रैखिक अनुवाद चरणों एक बार एक पुल की स्थापना की है दो जहाजों के सुरक्षित जुदाई के लिए सिफारिश कर रहे हैं. पैनल (ग) में दिखाया मृत छड़ी गैर प्रवाहकीय कठोर सामग्री (पी), एक प्रवाहकीय धातु की छड़ (क्यू) के एक टुकड़े से इकट्ठे, और एक crisscrossed ढंग या अन्य फिक्सिंग सामग्री (आर) में लागू बिजली के टेप के कई लपेटता . धातु अंत सर्किट उपकरणों से निपटने के लिए पहले छुट्टी दे दी है विश्वास दिलाता हूं कि प्रयोगों के निष्कर्ष के बाद दो इलेक्ट्रोड के बीच एक संक्षिप्त रूप के लिए प्रयोग किया जाता है. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 2
केशिका और EHD पानी पुल के 2 तुलना चित्रा.तीन अलग अलग वोल्टेज (बी), 6 केवी (सी) 4 केवी, 8 केवी (घ) में क्षैतिज EHD पुलों आसानी खाई पारित जबकि एक क्षैतिज केशिका पुल केवल 1.5 मिमी (एक) के एक छोटे से अंतराल अवधि कर सकते हैं. एक केशिका पुल spouts के बीच निलंबित कर दिया है जबकि EHD पुलों spouts पर प्रवाह ध्यान दें. इसी तरह खड़ी केश का पुल (ई) एक संकरा कमर (~ 1.5 मिमी व्यास.) है और केवल ~ एक्स्टेंसिबल हैं जो खड़ी EHD पुलों के विपरीत 3.3 मिमी बढ़ाया जा सकता है. 4 केवी (च), 6 केवी (छ), और केशिका पुल के रूप में ही जुदाई दूरी पर 8 केवी (ज) में संचालित तीन EHD पुलों दिखाए जाते हैं. उच्च वोल्टेज पुल में वृद्धि हुई शक्ति के अपव्यय का एक परिणाम के रूप में पुल कमर व्यास, प्रवाह वेग और बढ़ ताप बढ़ जाता है. गैस विलेयता तापमान में वृद्धि के साथ कम हो जाती है के रूप में बुलबुला गठन में वृद्धि भी उच्च voltages पर मनाया जाता है. पैमाने पर पट्टीसभी फ्रेम में 1 मिमी है. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 3
चित्रा एक तरल पानी पुल के लिए 3 विशेषता घटता. 0 पर तरल पानी पुल के लिए वर्तमान वोल्टेज संबंध, 5, 10, 15 मिमी जुदाई दूरी साजिश रची है. कोई तरल पुल फॉर्म (नीचे बाएं इनसेट फोटो देखें) होगा जिसके नीचे एक कम सीमा, और पुलों अस्थिर (इनसेट तस्वीरें 1-4) कर रहे हैं जो ऊपर एक ऊपरी सीमा स्थिरता के क्षेत्र बंधे. कुछ measureable विस्तार (यानी ≥ 5 मिमी) के साथ सबसे अधिक पुलों के लिए कुल बिजली का अपव्यय के बीच 10 और 20 वाट है. ऊपरी सीमा से परे एक पुल का टूटना अक्सर सामान्य operat से प्रगति की घटनाओं के अनुक्रम का पालन करेंगेआयन (इनसेट 1), (इनसेट 4) टूटना अंत में (इनसेट 3) sagging, (इनसेट 2) लीक, और करने के लिए. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 4
चित्रा 4 मात्रा विस्तार. दो जहाजों की पूरी तरल सतह एक अनुमान द्विआधारी फ्रिंज पद्धति की सहायता से लागू बिजली क्षेत्र के जवाब में वृद्धि करने के लिए देखा जा सकता है. पानी से भरे दो Teflon बीकर दो अलग voltages लागू क) 0 केवी और बी) 15 केवी पर एक अनुमान फ्रिंज पैटर्न के साथ imaged हैं. अनुमान फ्रिंज (पैनल सी) में परिवर्तन आईडिया एक फ़िल्टर फूरियर एक को हाशिये मॉडुलन आवृत्ति में परिवर्तन कन्वर्ट करने के लिए परिणत का उपयोग करता है जो 33 सॉफ्टवेयर का उपयोग कर विश्लेषण किया जाता हैरिश्तेदार ऊंचाई वृद्धि. पता चला पारी की गैर एकरूपता के कारण असतत कोसाइन का अनुमान फ्रिंज और कलाकृतियों के कम स्थानिक आवृत्ति की वजह से है आधारित चरण unwrapping विधि बदलना. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 5
चित्रा 5 dielectrophoresis और Electrowetting. उच्च क्षमता बिजली क्षेत्र के लिए ग्लिसरॉल के विद्युत प्रतिक्रिया. दो प्लैटिनम इलेक्ट्रोड 0 केवी (क) में निर्जल ग्लिसरॉल में डूबे, और 19 केवी (ख) तरल दृढ़ता से ऊपर की तरफ प्रेरित है कैसे दिखा. Pellat के प्रयोग का एक संशोधन में उठाया मात्रा पूरी तरह से एक EHD ग्लिसरॉल Bridg उपज subtending जलाशय से निकाल दिया जाता हैदो इलेक्ट्रोड के बीच आयोजित ई (सी). इसी तरह, छड़ी के आकार इलेक्ट्रोड (घ) संपर्क लाइन 15 केवी (ई) के आवेदन के साथ इलेक्ट्रोड ऊपर अग्रिम इलेक्ट्रोड जुटाने शंक्वाकार छिन्नक (च) मजबूत द्वारा उत्पन्न बढ़ाया गीला दिखा फार्म को ऊपर की तरफ तरल शरीर खींचतान के मामले में खेतों. स्केल सलाखों 5 मिमी हैं. पूरक वीडियो S1 (एसी) और S2 (DF) से ली गई तस्वीर. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 6
अवरक्त में कल्पना चित्रा 6 Sumoto प्रभाव. एक inhomogeneous बिजली के क्षेत्र में ग्लिसरॉल का एक भी जहाज के इन्फ्रारेड छवि अनुक्रम एक साधारण बिंदु विमान इलेक्ट्रोड का उपयोग प्रदान कीपैनल में दिखाई रोशनी में दिखाया प्रणाली (एक). पावर (19 केवी डीसी) टी = 0 सेकंड में लागू किया जाता है. स्थानीय सतह ठंडा बिंदु इलेक्ट्रोड (टी = 15 सेकंड) यह स्थानीय ठंडा सतह भर में फैलता है और तत्काल शुरू में छोटा है और सतह पर दिखाई बनने के लिए लगभग 75 सेकंड की आवश्यकता है, जबकि एक घूर्णी बल की पीढ़ी विषमताओं के विकसित के नीचे होता है. फ्रेम के बीच समय 15 सेकंड है. स्केल बार 10 मिमी है. पूरक वीडियो S3 से चित्र. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 7
10 मिमी जुदाई दूरी के साथ एक खड़ी पुल प्रणाली में 7 चित्रा पूर्व इग्निशन ठंडा. ऊपरी टेलर शंकु और एक ऊर्ध्वाधर पानी पुल के निचले बिना डंठल बूंद सेट-U पी एक वोल्टेज रैंप के दौरान बंद हुआ में दिखाए जाते हैं. छवियों लंबी लहर अवरक्त में हैं और सतह उत्सर्जन का प्रतिनिधित्व करते हैं. लागू वोल्टेज दोनों प्रारंभिक (एक) के एक विमान के इंजेक्शन के लिए बस से पहले (ई) के नीचे 1-2 डिग्री सेल्सियस न्यूनतम तापमान तक पहुँचने में वृद्धि हुई है के रूप में छवियों से दोनों तरल सतहों की एक सतत ठंडा और बढ़ाव (विज्ञापन) है ऊपरी टेलर कोन से. कम छोटी बूंद एक स्थिर EHD तरल पुल (छ) की स्थापना की है, के रूप में उत्सर्जन जल्दी से उगता आरोप लगाया जेट के अग्रिम में recoils लेकिन तेजी से संपर्क (एफई) निम्नलिखित में मिलती है. तापमान में कमी एक फाइबर ऑप्टिक थर्मामीटरों जांच का उपयोग कर पुष्टि की गई. निचले बिना डंठल छोटी बूंद है ~ 2 डिग्री सेल्सियस पहले से होने के कारण आपरेशन करने के लिए ऊपरी शंकु की अपेक्षा अधिक गर्म; आम तौर पर उच्च वोल्टेज पोत एक से थोड़ा अधिक तापमान को प्राप्त होगा. पूरक वीडियो S4 (शंकु) और S5 (नीचे छोटी बूंद) से चित्र./ 51819 / 51819fig7highres.jpg "लक्ष्य =" _blank "अपलोड> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 8
विलुप्त होने के लिए प्रज्वलन से एक क्षैतिज पानी पुल के 8 चित्रा thermographic छवियों. मिश्रित मध्य लहर (3.7-5.0 मीटर) और लंबी लहर (8.0-9.4 मीटर) के लिए दिखाया क्षैतिज तरल पुलों के लिए परिचालन चरणों निस्र्पक अवरक्त छवियों के प्रतिनिधि श्रृंखला पानी: (क) प्रज्वलन, (ख) विस्तार, (ग) विस्तार, (घ) स्थिरीकरण, (ई) गोलमाल. इस छवि अनुक्रम में पुल प्रणाली से बिजली निकाल कर बुझ गया. पूरक वीडियो S6 से चित्र. एक देखने के लिए यहां क्लिक करेंइस आंकड़े का बड़ा संस्करण.

9 चित्रा
. विलुप्त होने के लिए प्रज्वलन से एक ऊर्ध्वाधर पानी पुल के 9 चित्रा thermographic छवियों लंबी लहर अवरक्त के प्रतिनिधि श्रृंखला खड़ी तरल पुलों के लिए परिचालन चरणों निस्र्पक (7.5-9.0 माइक्रोन) चित्र पानी के लिए दिखाया गया है: (क) प्रज्वलन, (ख) विस्तार , (ग) कम वोल्टेज, (घ) ligand गठन, रेले-पठार अस्थिरता के प्रभाव में बूंदों में (ई) गोलमाल. बीता समय मिसे में दिखाया गया है. पृष्ठभूमि विपरीत छोटी बूंद दृश्य बढ़ाने के लिए पिछले फ्रेम में समायोजित किया गया. पूरक वीडियो S7 से चित्र. एक बड़ा देखें देखने के लिए यहां क्लिक करेंइस आंकड़े के सायन.

चित्रा 10
DMSO और ग्लिसरॉल में क्षैतिज पुलों का आंकड़ा 10 thermographic छवियों. Dimethylsulfoxide (DMSO) (क), और ग्लिसरॉल (ख) के मध्य लहर (3.7-5.0 मीटर) और लंबी लहर अवरक्त की एक समग्र में पुल उत्सर्जन (8.0-9.4 माइक्रोन). पूरक वीडियो S8 (DMSO) और S9 (ग्लिसरॉल) से चित्र. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

Discussion

स्थिर और मजबूत EHD तरल पुलों के सफल गठन के कुछ सरल अभी तक महत्वपूर्ण जानकारी के लिए भुगतान किया जा करने के लिए ध्यान की आवश्यकता है. यह समाधान के ईओण चालकता व्यावहारिक (जैसे, 1-5 μS / सेमी) के रूप में कम हो कि आवश्यक है. पानी संदूषण कुछ ध्रुवीय तरल पदार्थ (जैसे, ग्लिसरॉल) के लिए वृद्धि की चालकता में परिणाम कर सकते हैं कि अवगत हो. सतह संदूषण या चाप प्रेरित जलने के निशान से मुक्त कांच के बने पदार्थ ही उपयोग करते हैं, सब कुछ ठीक कांच के बने पदार्थ सावधान rinsing के लिए ध्यान दे धो लें. सामान्य तौर पर यह प्रयोग contaminating से त्वचा तेल और नमक को रोकने के लिए किसी भी उपकरण से निपटने के लिए जब भी दस्ताने पहनने के लिए अच्छा अभ्यास है. इलेक्ट्रोड अध्ययन के तहत विलायक में कई मिनट के लिए sonicated किया जाना चाहिए और यह इन उच्च वर्तमान मूल्यों पर 30-45 मिनट के लिए एक unextended पुल चलाकर "जला में" (जैसे, 3-5 मा) माध्यमिक इलेक्ट्रोड को कम करने के लिए कर रहे हैं कि सिफारिश की है प्रतिक्रियाओं. उच्च शुद्धता (जैसे,> 99.9%) महान धातु इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में सबसे अच्छा काम करते हैं और स्थानीय ताप को कम करने के रूप में तो 10 ए / वर्ग मीटर के आदेश पर कम घनत्व वर्तमान बनाए रखने के लिए पर्याप्त सतह क्षेत्र होना चाहिए.

गरीब स्थिरता है या इसे शुरू करने के लिए मुश्किल हो जाता है कि पुलों के मामले में एक वैकल्पिक मौजूदा मार्ग अनुमति दे सकते हैं कि तरल का कोई बाहरी पूल है कि वहाँ पहली चालकता है ~ 1 μS / सेमी पुष्टि करने के लिए सिफारिश की है और कर रहा है. सामान्य तौर पर यह सभी सतहों, संभव के रूप में सूखी हो वाहिकाओं और इन्सुलेट प्लेटों के बीच फार्म कर सकते हैं जो पतली फिल्मों के लिए विशेष ध्यान देना है कि सिफारिश की है. Arcing बीच में शक्ति होती है और वोल्टेज मूल्य को कम तो निरंतर arcing पुल स्थिरता कम करने या सभी को एक साथ पुल प्रज्वलन रोका जा सकता है जो प्रभावित क्षेत्रों की "जलकर कोयला" में परिणाम देगा के रूप में सत्ता पुन: लागू. सत्ता दहलीज वोल्टेज ऊपर प्रणाली और कोई पुल रूपों के लिए लागू किया जाता है तो एक पृथक ग्लास रॉड वीं की दिशा ऊपर की ओर तरल आकर्षित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता हैदो जहाजों के बीच ई संपर्क अंक (जैसे बीकर spouts). प्रणाली में व्यवहार करने के लिए जारी है एक अस्थिर फैशन उपकरणों को साफ और ताजा तरल के साथ फिर से शुरू करते हैं. इस असफल, यह बड़े धातु की वस्तुओं, पुल और / या यह समर्थन करता है जो बिजली के क्षेत्र को बाधित कर सकते हैं स्थिर प्रभार, या मजबूत हवा धाराओं का समर्थन करने वाले माल के रूप में परिवेश की सूची लेने की सिफारिश की है.

प्रायोगिक प्रणाली को आसानी से सबसे प्रयोगशालाओं में सामान्य रूप से उपलब्ध सामग्री फिट करने के लिए संशोधित किया गया है. तरल कंटेनर लगभग किसी भी संगत सामग्री और विशेष ध्यान कंटेनर या बिजली के चाप के मामले में तरल चरण की flammability को भुगतान किया जाना चाहिए से हो सकता है; जब जल उदाहरण के लिए Teflon खतरनाक गैसों उत्पन्न होगा. इलेक्ट्रोड आकार, स्थान, और सामग्री भी एक दिया सेट अप की कमी के अनुरूप बदला जा सकता है. पन्नी से बना आमतौर पर तलीय इलेक्ट्रोड का इस्तेमाल किया जाता है, लेकिन तार भी वर्तमान घनत्व दिशा निर्देशों के रूप में लंबे समय के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है को ध्यान में रखा जाता है. बिजली के क्षेत्र लागू शुद्ध डीसी, शुद्ध एसी हो सकता है, या डीसी एसी पक्षपाती. सभी 20 हर्ट्ज के बीच और मध्यम voltages के लिए 20 kHz तक एक प्रतिक्रिया आवृत्ति रेंज परिभाषित जो ढांकता हुआ (EWOD) पर electrowetting पर साहित्य में वर्णित तरल पदार्थ और dielectrophoresis (रवानगी) 9 के लिए आवृत्ति निर्भर प्रतिक्रिया सीमा के भीतर तरल पुलों का उत्पादन होगा. इन स्पष्ट रूप से परीक्षण नहीं किया गया और कुछ श्रमिकों 50 हर्ट्ज 42 होने के लिए एसी खड़ी पुलों के लिए निचली सीमा को सूचित किया है, हालांकि उच्च आवृत्ति पर्वतमाला भी पुलों उत्पन्न हो सकता है. गुरुत्वाकर्षण के लिए ओरिएंटेशन भी आसानी से जब तक एक प्रणाली एक आवेदन बिजली क्षेत्र के बिना स्थिर रहे हैं कि मुक्त तरल सतहों प्रदान करने के लिए तैयार किया जा सकता है के रूप में संशोधित किया गया है. प्रयोगों इन पुलों एक तरल पुल में सेना के नाजुक संतुलन बनाए रखता है जो गुरुत्वाकर्षण के स्थिर प्रभाव पर निर्भरता है पता चला है कि जो गुरुत्वाकर्षण 41 के अभाव में आयोजित किया गया है.

ईएनटी "> EHD तरल पुलों कई प्राकृतिक विज्ञान अनुप्रयोगों के प्रदर्शनों की सूची में जोड़ा जा सकता है कि एक नए उपकरण हैं. वे बाहर से लागू बिजली क्षेत्र के साथ थोक और सतह बलों की बातचीत के अन्वेषण की अनुमति है. वे के नए साधन की जांच करने का अवसर खुला विभिन्न तरल पदार्थ 37 मिश्रण; बदलते रासायनिक प्रतिक्रिया कैनेटीक्स 52, प्रोटॉन परिवहन 44,45, और इस तरह की स्थितियों 53 को जैविक प्रणाली की प्रतिक्रिया की जांच के अलावा इन पुलों पहले से ही नए प्राप्त हुए है जो किसी भी शारीरिक रूप से subtending संरचनाओं के बिना तरल सतह के लिए सीधी पहुँच अनुमति देते हैं. तरल पानी 28 में गतिशीलता पर स्पेक्ट्रोस्कोपी जानकारी है और न ही नए थोक गुण एक पूरी तरह से नई विधि के माध्यम से तरल तरल चरण संक्रमण 54 की जांच के लिए 31 उभरने लेकिन संभावित पर जिससे एक विद्युत नियंत्रित राज्य स्विच के अस्तित्व पर. बड़े पैमाने पर औद्योगिक आवेदन संकेत EHD प्रक्रियाओं का (जैसे 26 electrospinning, और 32,33 तरीकों देखें.

Acknowledgments

इस काम Wetsus, स्थायी जल प्रौद्योगिकी (www.wetsus.nl) के लिए उत्कृष्टता के केंद्र के TTIW सहयोग ढांचे में प्रदर्शन किया गया था. Wetsus आर्थिक मामलों, यूरोपीय संघ क्षेत्रीय विकास निधि, Fryslân के प्रांत, लीवार्डेन के शहर और 'Samenwerkingsverband Noord-Nederland की ईज़ी / Kompas कार्यक्रम "के डच मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित है. लेखकों उपयोगी विचार विमर्श करने और उनके वित्तीय समर्थन के लिए अनुसंधान विषय "एप्लाइड जल भौतिकी" के प्रतिभागियों को धन्यवाद देना.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Borosilicate Crystallization Dishes VWR 216-0064
Double walled roundbottom flask with GL14 and GL8 openings along with 6 mm spherical joint port LGS SP757102a Custom glassware with minimum two openings one for electrode, one for bridge spout.
Adjustable Platforms Rudolf Grauer AG Swiss Boy 115
Motion Translation Stage Thorlabs MTS25/M-Z8E Complete motorized stage, controller, and power supply
Insulating Plates Should be appropriate for resisting the intended voltages without breakdown
Pt Electrodes Alfa-Aesar 000261 Wash and then sonicate in 18.2 MΩ water prior to use
HVPS FUG GmbH HCP 350-65000 65 kV DC at 5 mA maximum output
Fiber Optic Temperature Probe System OpSens OTG-F Sensor/ XXX-XXX Control Unit Readout speed 1 kHz, accuracy 0.01 K, probe size 120 μm
Long Wave Infrared Camera IRCAM GmBH Taurus 110K L 168 FPS 384 x 288 Sensitivity < 30 mK
Long Wave Infrared Camera FLIR FLIR 620 30 FPS 640 x 480 pixel Sensitivity to < 45 mK
Dual Band Mid- and Long-Wave Infrared Camera IRCAM GmBH Geminis 110k ML
Digital Camera Canon 550D Used for both video and still frames
Tripod Manfrotto 475B/405
18.2 MΩ Water Milli-Q Advantage Allow 24 hr to equilibrate after dispensing into clear borosilicate bottles
Methanol dehydrated with less than 0.0050% water AnalaR NORMAPUR VWR-BDH 20856.296 Keep dry until needed
Glycerol anhydrous for synthesis VWR - Merck Millipore 8.18709.1000 Keep dry until needed
Dimethylsulfoxide, ACS Grade VWR-BDH BDH1115-1LP Keep dry until needed

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References

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भौतिकी अंक 91 चल पानी पुल ध्रुवीय ढांकता हुआ तरल पदार्थ तरल पुल electrohydrodynamics thermography dielectrophoresis electrowetting Sumoto प्रभाव आर्मस्ट्रांग प्रभाव
ध्रुवीय ढांकता हुआ तरल पदार्थ से Electrohydrodynamic पुल की तैयारी
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Wexler, A. D., López… More

Wexler, A. D., López Sáenz, M., Schreer, O., Woisetschläger, J., Fuchs, E. C. The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids. J. Vis. Exp. (91), e51819, doi:10.3791/51819 (2014).

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