Análise da difusão em microdispositivos: um estudo com fluidodinâmica computacional

Neves, Rebeca Ventura

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/18749

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Análise da difusão em microdispositivos: um estudo com fluidodinâmica computacional
Author(s)/Inventor(s):	Neves, Rebeca Ventura
Advisor:	Klein, Tânia Suaiden
Co-advisor:	Vianna, Sávio Souza Venâncio
Co-advisor:	Amaral, João Victor Melo
Abstract:	Devido a suas diversas qualidades, os microrreatores vêm apresentando um uso crescente na indústria química. No entanto, a microfluídica enfrenta uma problemática: seus escoamentos tendem a produzir regimes laminares, fazendo com que o fenômeno de transporte dominante seja a difusão, o que limita a mistura obtida nesses microdispositivos. Com isso, muitas pesquisas acadêmicas surgiram buscando alcançar uma mistura mais eficiente neles. Uma opção explorada é utilizar geometrias de microcanais diferenciadas que desviem as linhas de correntes, forçando um maior cruzamento entre elas e promovendo uma recirculação do fluido. Investigou-se no presente trabalho uma geometria diferenciada com zona de entrada cônica, com alimentação lateral e com a presença de bumps no microcanal a fim de estabelecer uma interação mais efetiva entre as camadas dos diferentes fluidos em escoamento para intensificar a mistura nesses microdispositivos. Por meio da programação de um código de fluidodinâmica computacional, simulou-se essas geometrias modificadas explorando diferentes características geométricas: variando a posição da entrada lateral e a curvatura dos bumps. Avaliou-se também a influência da velocidade na mistura obtida no microdispositivo, variando o número de Reynolds do escoamento. A eficiência de mistura obtida nesses microdispositivos com geometria modificada foi analisada pelo valor do índice de mistura. Outro parâmetro importante monitorado foi o gradiente de pressão ao longo do microdispositivo, visto que ele influencia o custo com bombeamento. Uma melhor mistura foi obtida nesses microdispositivos de geometria diferenciada analisados, devido à maior interação proporcionada entre os fluidos. Observou-se que a geometria com 2 entradas laterais a uma distância s=100 μm da entrada principal e com curvatura dos bumps a=4 no microcanal, operando a Re=30, demonstrou os melhores resultados. Inclusive vale destacar que, nesse caso, foi calculado um índice de mistura acima de 90%.
Keywords:	Microdispositivos Indústria química Fluidodinâmica computacional (CFD)
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	17-Aug-2022
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia Química

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