No-moving-part microfluidic devices with operation assisted or driven by preassure action

• Autorzy: Tesar V. , Peszyński K.

Warianty tytułu

PL

Urządzenia mikrostrumieniowe bez elementów ruchomych o działaniu wspomaganym lub sterowanym ciśnieniowo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Nowoczesna technika mikrostrumieniowa charakteryzuje się nie tylko małymi rozmiarami, ale również, małymi natężeniami przepływu. Czesto, przykładowo w aplikacjach biologicznych lub podczas syntezy paliw, równocześnie używane są płyny o dużej lepkości. W wyniku wymienionych okoliczności urządzenia mikrostrumieniowe działają w warunkach bardzo małych liczb Reynoldsa. Ponieważ liczbę Reynoldsa charakteryzuje stosunek sił bezwładnościowych do sił tarcia działających na cząsteczki płynu, działania związane z bezwładnością można wykorzystywać tylko w ograniczonym zakresie. Bezwładność strumieni płynu, która jest podstawą działania urządzeń strumieniowych (bez elementów ruchomych), w tych warunkach jest praktycznie niemożliwa do wykorzystania, zjawiska bezwładnościowe są silnie tłumione stosunkowo dużymi siłami tarcia. Uniemożliwia to przykładowo aktywne wykorzystanie strumienia wypływającego z dyszy, który był podstawą projektowania typowych urządzeń w technice strumieniowej i siłowej technice strumieniowej (duże moce). Wobec powyższego poszukiwane są nowe zjawiska możliwe do wykorzystania, przykładowo elektroosmoza. Jeżeli jednak konieczne jest pozostanie przy klasycznych zjawiskach hydromechanicznych, istnieje możliwość projektowania elementów mikrostrumien iowych w oparciu o to, że ruch płynów wywoływany jest przez spadek ciśnienia, który zazwyczaj jest utrzymywany na stałej wartości przez regulator. Występujące procesy hydromechaniczne można wówczas opisywać wartością parametru Te. Znaczenie i zastosowanie tego parametru jest podobne jak w przypadku liczby Reynoldsa, ale parametr ten określa stosunek sił ciśnieniowych i bezwładnościowych. Artykuł zajmuje się niektórymi interesującymi przypadkami interpretacji niedawno wprowadzonego parametru - przykładowo jako bezwymiarowego oporu podczas przepływu lub miary rozpraszanej mocy hydraulicznej.

Słowa kluczowe

EN

microfluidic device

PL

urządzenia mikrostrumieniowe; sterowanie ciśnieniowe

• Wydawca: Wydawnictwo Pneumatyka
• Czasopismo: Pneumatyka
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 1
• Strony: 39--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Tesar V.

autor

Peszyński K.

• Institute of Thermomechanics, Academy of Sciences of the Czech Republic

Bibliografia

• [1] Stone H.A., Stroock A.D.,AjdariA.: Engineering Flows in Small Devices: Microfluidics Toward a Lab-on-Chip", pp. 381-411, Annual Review of Fluid Mechanics 2004.
• [2] Tesar V.: ,,Microfluidic Valves for Flow Control at Low Reynolds Numbers", Journal of Visualization, Vol.4, No. 1, p.51-60, ISSN 1343-8875.
• [3] Tesar V.: ,,Valvole fluidiche senza parti mobili" (Fluidic valves without moving components - in Italian), 0leo-dinamica - pneumatica, ISSN 1 122-5017,p. 216- 223, No3, Anno39, Torino, Italy, March 1998.
• [4] Tesar V.Allen R.W.K., Tippetts,.J.R.: „MICROFLUID1CS- The Challenge of Low Re Flow Control", FLUCOME 2000, Proc.of 6th Triennial International Symposium on Fluid Control. Measurement and Visualization (ed. Lanneville A.), ISBN 2 - 7622 - 0126 - 8, Paper 052, Sherbrooke, Canada, August 2000.
• [5] Tesar V.: ,,Fluidic Valve for Reactor Regeneration Flow Switching", Chemical Engineering Research and Design, Trans, of the Inst. Of Chem. Engrs, pp. 1 -11, Part A, Vol, 82 (A3), March 2004.
• [6] Tesar V., Tippetts J.R., Low Y.Y.: „Oscillator Mixer for Chemical Microreactors", Proc. of 9th International Symposium on Flow Visualization, (eds.: Carlomagno G.M., Grant 1.), ISBN 0 95339911 7, paper No. 298, Edinburgh, A tigust 2000.
• [7] Tesar V., Low Y.Y.: ,,Study of Shallow-CharnberVortex Mixers for Microchemical Applications", Proc. of 9th International Symposium on Flow Visualization (eds.: Carlomagno G.M., Grant I.), ISBN 0 9533991 17, paper No. 445, Edinburgh, August 2000.
• [8] Tesar V.,Low Y.Y., Allen R.W.K., Tippetts J.R.: ,,MICROFLUIDICS FOR MEMS - Microfluidic Valve", 2001 PICAST IV - Proceedings of the 4th Pacific International Conference on Aerospace Science and Technology, p. 301 - 306, Kaoshiung, Taiwan, May 2001.
• [9] Wilkin O.M., Allen R.W.K., Maitlis P.M., TippettsJ.R., Tesaf V, Turner M. L, HaynesA., Pitt M.J., Low Y.Y., Sowerln B.: ,,High Throughput Testing of Catalysts for the Hydrogenation of Carbon Monoxide to Ethanol", In:DerouanneE.G. et al.: ,,Principles and Methods for Accelerated Catalyst Design and Testing", p. 299-303, ISBN 1402007205, Kluwer Acad. Publishers, the Netherlands, 2002.
• [10] Tesar V.: ,,Microfluidic Turn-down Valve", Journal of Visualization, Vol.5, No.3,p.301-307, ISSN 1343-8875,2002.
• [11] TesafV.:,,FluidPlug Microfluidic Valve for Low Reynolds Number Fluid Flow Selector Units", Journal of Visualization, Vol. 6, No. I, 1SSN 1343-8875, p. 77-85,2003.
• [12] Tesar V., Tippetts J.K, Low Y.Y., A1len R. W..K.:,,Divelopment of a Microfluif/ic Unit for Sequencing Fluid Samples for Composition Analysis”, Chemical Engineering Reseairch and Design, Trans. of the lntist of Chem. Engrs, PartA, Vol,82 (A3) J une 2004.
• [13] Tesar V.: ,,New Fluid flow Parameter - Its Meaning and Importance, In Particular for Microfluidics", Developments in Machinery Design and Control, Vol. 3, Editor: K.Peszyński, ISBN 83-89334-85-2,}). 6 7 - 86, University Press, University of Technology and Agriculture, Bydgoszcz, Poland 2004.
• [14] Tesar V. Asympthotic Correlation for Pressure-Assisted Jet-Type Microfluidic Devices'',p.85-88. Proc. of. Topical Problems of Fluid Mechanics 2000", ISBN 80-85918-55-2, February 2000.
• [15] Tas N.R., . Lammerink T.S. J., Berenschot J. W., Elwenspoek M. C., van den Berg A.:"Scaling Behavior of Pressure-Driven Micro-Hydraulic Systems,,, Proceedings of the 2002 International Conference on Modeling and Simulation of Microsystems. Nanotech Vol. I,p. 174- 177, ISBN:0-9708275-7-1 . 2002.
• [16] Purcell E. M.: ,,Life at Low Reynolds number” Amer.J. Phys. Vol. 45, p. 3-11, 1977.
• [17] Stokes G. G.: „On the effect of the internal friction of fluids on the motion of pendulums”, Trans, of the Cambridge Phil. Soc.Vol. IX, 1850.
• [18] Hele-Shaw, H.S.; ,,The f/ow of water", Nature, Vol. 58, p. 33-36, 1898.
• [19] Ibragimov N. Kh.:,, Elementary Lie Group analysis and Ordinary Differential Equations". ISBN 0471974307, Chichester, New York, Wiley 1999.