Yüksek frekansla titreşim yapan hidrofobik ve gözenekli yüzey üzerine yerleştirilmiş su damlasının analizi

Titreşim kaynaklı damla atomizasyonu, sıvıların titreşim enerjisi kullanılarak küçük damlacıklara bölünmesini içerir. Bu yöntem, havacılıkta, elektronik soğutmada, kumaş kurutmada, tarımda, ilaç endüstrisinde, tıp alanında ve endüstriyel üretim gibi çok çeşitli diğer uygulamalara sahiptir. Bu çalışmada, yüksek frekansla titreşim yapan hidrofobik ve gözenekli yüzeyler üzerine yerleştirilen su damlalarının davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı, hidrofobik ve gözenekli plakalar üzerine yerleştirilen iki farklı hacimdeki su damlasının davranışını incelemek ve plaka özelliklerinin atomizasyon davranışı üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Bu amaçla, pirinç plaka hidrofobik su itici sprey kullanılarak kaplanmıştır. Plakanın hidrofobik özelliklerini kontrol etmek için profilometre cihazı ile yüzey pürüzlülüğü ölçülmüştür ve hidrofobik yüzey üzerindeki su damlasının temas açısı ölçülmüştür. 80, 160 ve 400 μm boyutunda gözeneklere sahip olmak üzere tasarlanan plakalar lazer ile işlenerek gözeneklendirilmiştir. Gözenekli plakaların gerçek çap ölçüleri mikroskop ile ölçülmüştür. Atomizasyon deneyleri için piezoelektrik seramik disk deney plakalarının alt yüzeyine bağlanarak sinüs giriş voltajı ile uyarılmıştır. Plaka yüzeyi ile temas halindeki damlanın üstten görüntüsü kamera ile kaydedilmiştir. Kaydedilen görüntülerden görüntü analizi programıyla su damlasının zamana göre izdüşüm alanı ölçülerek grafikler halinde sunulmuştur. Deneylere ek olarak, sonlu elemanlar yöntemi ile piezoelektrik disk tarafından zorlanan pirinç plakanın atomizasyon için en uygun frekans değeri nümerik olarak belirlenmiştir ve farklı plaka kalınlıklarında bu frekans değerinin nasıl değiştiği simüle edilmiştir. Bu tez çalışması ile damlacıkların iki farklı hacimde, hidrofobik, gözenekli ve gözeneksiz plakalar üzerindeki davranışı gösterilmiştir. Hidrofobik özelliklere sahip kaplamaların su damlalarının atomizasyonundaki etkinliği artırabileceği yapılan bu tez çalışması ile gösterilmiştir. Elde edilen genel sonuçlara göre, gözenekli plakalarda gözenek boyutu arttıkça atomizasyonun hızı artmıştır. Hidrofobik plakada ise hidrofobik olmayan plakaya kıyasla daha hızlı atomizasyon gerçekleşmiştir. Büyük su hacmine sahip su damlasının daha geç atomize olduğu sonuçlarına ulaşılmıştır. Ayrıca, nümerik analiz ile plakanın uygulanan frekansa karşılık verdiği tepki (ivme, hız vedeplasman) belirlenmektedir. Bu çalışmada, plakanın geometrik özelliklerine bağlı olarak frekans tepkisi elde edilmiştir. Bu sonuçlar, suyun atomizasyonu alanında, tarım, kimya, ilaç endüstrisi gibi alanlarda sıvıların dağıtılması veya püskürtülmesi gereken durumlarda gözenekli elemanlar veya hidrofobik yüzeylerin kullanımı konusunda değerlendirilebilir. Ayrıca daha gelişmiş hidrofobik kaplama malzemeleri ve teknikleri üzerinde çalışmalar yapılabilir.