Pantheon Repositório Institucional da UFRJ
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http://hdl.handle.net/11422/18749| Tipo: | Trabalho de conclusão de graduação |
| Título: | Análise da difusão em microdispositivos: um estudo com fluidodinâmica computacional |
| Autor(es)/Inventor(es): | Neves, Rebeca Ventura |
| Orientador: | Klein, Tânia Suaiden |
| Coorientador: | Vianna, Sávio Souza Venâncio |
| Coorientador: | Amaral, João Victor Melo |
| Resumo: | 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%. |
| Palavras-chave: | Microdispositivos Indústria química Fluidodinâmica computacional (CFD) |
| Assunto CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA |
| Unidade produtora: | Escola de Química |
| Editora: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Data de publicação: | 17-Ago-2022 |
| País de publicação: | Brasil |
| Idioma da publicação: | por |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | Engenharia Química |
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