Electrochemical mass transfer measurements in a Y-bifurcation model

Authors

  • Nader Mahinpey,

    1. Department of Chemical Engineering, University of Toronto, Toronto, ON, M5S 3E5, Canada
    2. Institute of Biomedical Engineering University of Toronto, Toronto, ON, M5S 3G9, Canada
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  • Matadial Ojha,

    1. Department of Chemical Engineering, University of Toronto, Toronto, ON, M5S 3E5, Canada
    2. Institute of Biomedical Engineering University of Toronto, Toronto, ON, M5S 3G9, Canada
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  • K. Wayne Johnston,

    1. Institute of Biomedical Engineering University of Toronto, Toronto, ON, M5S 3G9, Canada
    2. Department of Surgery, University of Toronto, Toronto, ON, M5S 1L5 Canada
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  • Olev Trass

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, University of Toronto, Toronto, ON, M5S 3E5, Canada
    • Department of Chemical Engineering, University of Toronto, Toronto, ON, M5S 3E5, Canada
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Abstract

A novel technique was used to fabricate nickel flow models of a straight pipe and a Y-bifurcation. These were used to obtain integral mass transfer coefficients by the electrochemical technique. For the straight pipe, good agreement was obtained with previously reported mass transfer correlations. The use of an upstream anode in addition to the downstream anode led to higher mass transfer at the cathode with laminar flow because of the additional near-wall ions produced by the upstream anode. With increasing Schmidt number, the effect of transition from laminar to turbulent flow on mass transfer was delayed to progressively higher Reynolds numbers because of the reduced mass transfer boundary layer thickness relative to the viscous sublayer. With the Y-bifurcation, possible flow separation and the formation of a new mass transfer boundary layer in the daughter branches significantly influence the mass transfer behaviour.

Abstract

On a employé une nouvelle technique pour mettre au point des modèles d'écoulement de nickel pour une tube et une bifurcation en Y. Ces modèles ont permis d'obtenir des coefficients de transfert de matière intégraux par la technique électrochimique. Pour la conduite droite, un bon accord a été obtenu avec des corrélations de transfert de matière présentées antérieurement. Le recours à une anode en amont en plus de l'anode en aval a provoqué un transfert de matière plus grand à la cathode en écoulement laminaire du fait des ions supplémentaires près des parois produits par l'anode amont. En augmentant le nombre de Schmidt, l'effet de transition entre l'écoulement laminaire et l'écoulement turbulent est retardé progressivement jusqu'à des nombres de Reynolds plus grands en raison de l'épaisseur réduite de la couche limite de transfert de matière par rapport à la sous-couche visqueuse. Avec la bifurcation en Y, une séparation possible des écoulements et la formation d'une nouvelle couche limite de transfert de matière dans les ramifications filles influencent considé-rablement le comportement du transfert de matière.

Ancillary