Micromezcla Inercial en Micromezcladores Serpentina Curvados con Diferentes Ángulos de Curva
Autores: Alijani, Hossein; Özbey, Arzu; Karimzadehkhouei, Mehrdad; Koar, Ali
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Micromezcla Inercial en Micromezcladores Serpentina Curvados con Diferentes Ángulos de Curva
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Micromisores
Pasivos
Vórtices de Dean
Microcanales curvados
ángulo de curva
índice de mezcla
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los micromezcladores son de considerable importancia en muchas aplicaciones de sistemas de microfluidos, desde reacciones químicas hasta procesos de análisis biológico. Los micromezcladores pasivos, que dependen únicamente de su geometría, tienen las ventajas de bajo costo y un proceso de fabricación menos complejo. Los vórtices de Dean observados en microcanales curvados son una de las herramientas útiles para mejorar la micromezcla. En este estudio, se investigaron experimentalmente los efectos del ángulo de curvatura en la micromezcla en tres micromezcladores serpenteantes curvados que constan de diez segmentos con ángulos de curvatura de 180 grados, 230 grados y 280 grados, a números de Dean entre 12 y 87. Para caracterizar y comparar el rendimiento de los micromezcladores, se utilizaron mapas de intensidad de fluorescencia e índices de mezcla. En consecuencia, el micromezclador con segmentos de 280 grados de ángulo de curvatura tuvo valores de índice de mezcla significativamente más altos hasta el número de Dean 60 y superó a los otros dos micromezcladores. Esto se debió a la severa distorsión de las líneas de corriente por los vórtices de Dean y la ocurrencia de advección caótica a números de Dean más bajos. Más allá del número de Dean de 70, no se observó diferencia en el rendimiento de los micromezcladores y el índice de mezcla en sus salidas tuvo el valor asintótico de 0.93 +/- 0.02. Además, el comportamiento del flujo de los micromezcladores fue simulado numéricamente para proporcionar una mayor comprensión sobre los fenómenos de mezcla.
Descripción
Los micromezcladores son de considerable importancia en muchas aplicaciones de sistemas de microfluidos, desde reacciones químicas hasta procesos de análisis biológico. Los micromezcladores pasivos, que dependen únicamente de su geometría, tienen las ventajas de bajo costo y un proceso de fabricación menos complejo. Los vórtices de Dean observados en microcanales curvados son una de las herramientas útiles para mejorar la micromezcla. En este estudio, se investigaron experimentalmente los efectos del ángulo de curvatura en la micromezcla en tres micromezcladores serpenteantes curvados que constan de diez segmentos con ángulos de curvatura de 180 grados, 230 grados y 280 grados, a números de Dean entre 12 y 87. Para caracterizar y comparar el rendimiento de los micromezcladores, se utilizaron mapas de intensidad de fluorescencia e índices de mezcla. En consecuencia, el micromezclador con segmentos de 280 grados de ángulo de curvatura tuvo valores de índice de mezcla significativamente más altos hasta el número de Dean 60 y superó a los otros dos micromezcladores. Esto se debió a la severa distorsión de las líneas de corriente por los vórtices de Dean y la ocurrencia de advección caótica a números de Dean más bajos. Más allá del número de Dean de 70, no se observó diferencia en el rendimiento de los micromezcladores y el índice de mezcla en sus salidas tuvo el valor asintótico de 0.93 +/- 0.02. Además, el comportamiento del flujo de los micromezcladores fue simulado numéricamente para proporcionar una mayor comprensión sobre los fenómenos de mezcla.