Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical simulation of flow through microchannels of technical equipment with triangular and rectangular elements of roughness

Kmiotek Małgorzata, Iwan Tomasz

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2021

|

nr 4

16--23

PL

Celem pracy jest określenie wpływu chropowatej powierzchni na przepływ płynu w mikrokanałach stosowanych w różnych mikrourządzeniach technicznych złożonych wyrobów. Rozpatrywano dwuwymiarowy osiowo-symetryczne mikrokanały o przekroju kołowym. Chropowatość została zasymulowana jako proste figury geometryczne tj. trójkąt i prostokąt o różnej wysokości h i różnej odległości s między sobą. Równania przepływowe zostały rozwiązane za pomocą oprogramowania Ansys/Fluent. Przeprowadzana jest analiza linii prądu w celu zbadania przepływów w strefie recyrkulacji za elementami chropowatości. Stwierdzono, że współczynnik tarcia wzrasta wraz ze wzrostem wysokości elementów chropowatych. Współczynnik tarcia jest większy dla elementów prostokątnych niż trójkątnych i zmniejsza się wraz ze zmianą geometrii elementu. Straty tarcia maleją wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa. Autorzy wskazują, że w produkcji mikrokanałów złożonych wyrobów do modelowania chropowatości zaleca się używać elementów trójkątnych.

EN

This paper presents a computational study on an influence of a rough surface on the fluid flow in a microchannel used in various technical microdevices of complex products. Two-dimensional axially symmetrical microchannels with a circular cross-section were considered. The fluid flow were simulated as simple geometric figures, i.e. a triangle and a rectangle with different height h and different distance s between each other. The flow equations were solved with Ansys / Fluent software. A streamline analysis is performed to investigate the flows in the recirculation zone behind the roughness elements. It was found that the friction factor increases with increasing height of rough elements. The coefficient of friction factor is greater for rectangular elements than for triangular elements, and decreases as the geometry of the element changes. Friction factor decreases as the Reynolds number increases. The authors indicate that in the production of microchannels of complex products, it is recommended to use triangular elements to model roughness.

2

Comparison of pool boiling heat transfer coefficients for surfaces with open microchannels of variable and constant depths

Bedla-Pawlusek Milena, Pastuszko Robert, Kaniowski Robert

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2019

|

no. 1

59--67

EN

Experimental studies of pool boiling heat transfer on open microchannels of variable and constant depth were conducted. Microchannels of variable depth from 0.05 to 2.8 mm and a width from 0.2 and 0.5 mm were uniformly spaced on base surfaces with a pitch of 0.4 and 1.0 mm. Reference surfaces with microchannels with a constant depth were 0.2 or 0.4 mm wide and 0.2 or 0.5 mm deep. The experiment was conducted for three liquids, i.e. water, ethanol, and Novec-649, at atmospheric pressure. A comparison of heat transfer coefficients (HTCs) for surfaces with microchannels of constant and variable depths was made. The highest values of the heat transfer coefficient for boiling water were obtained for microchannels with a constant depth at heat flux above 350 kW/m2 . At the boiling of ethanol, the highest HTCs were achieved at a heat flux above 150 kW/m2 for narrow microchannels with variable depths. A high speed camera and photo camera were used to record images of the entire sample surface. Visualization investigations were aimed at identifying nucleation sites and determining the bubble growth cycle.

PL

Przeprowadzono eksperymentalne badania wymiany ciepła przy wrzeniu w mikrokanałach o zmiennej i stałej głębokości. Mikrokanały o zmiennej głębokości od 0,05 do 2,8 mm i szerokości 0,2 i 0,5 mm były równomiernie rozmieszczone na powierzchni podstawy z podziałką 0,4 i 1 mm. Powierzchnie referencyjne wykonano w postaci mikrokanałów o stałej głębokości 0,2 lub 0,5 mm oraz szerokości 0,2 lub 0,4 mm. Eksperyment był prowadzony dla następujących czynników wrzących: wody, etanolu i Novec-649, będących pod ciśnieniem atmosferycznym. Najwyższe wartości współczynnika przejmowania ciepła podczas wrzenia wody uzyskano dla mikrokanałów o stałej głębokości przy gęstości strumienia ciepła powyżej 350 kW/m2 , natomiast przy wrzeniu etanolu najwyższe wartości współczynnika przejmowania osiągnięto przy zastosowaniu wąskich mikrokanałów o zmiennej głębokości, dla gęstości strumienia ciepła powyżej 150 kW/m2 . Do zarejestrowania obrazów na całej powierzchni próbki użyto kamery o wysokiej prędkości i aparatu cyfrowego. Badania wizualizacyjne miały na celu zarejestrowanie obrazów miejsc tworzenia, wzrostu i oderwania się pęcherzyków.

3

Influence of slim obstacle geometry on the flow and heat transfer in microchannels

Kmiotek M., Kucaba-Piętal A.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2018

|

Vol. 66, nr 2

111--118

EN

This paper presents a computational study on hydrodynamic and heat transfer characteristics of the laminar flow inside a rectangular 2D microchannel of height H, which includes a slim micro obstacle of height h and width w placed on the lower wall of the channel. The Reynolds number varies between 20 and 200. Three different values of height h and two different shapes of the slim obstacles: triangular and rectangular one, are considered. Thus, a total of 24 geometrical configurations of fluid flow are analyzed. Fluid flow equations are solved using the commercial CFD package of ADINA R&D, Inc. 9.1. Detailed analysis of the fluid velocity field and streamlines is carried out to investigate the flows in recirculation zone behind the obstacle. Results obtained show that the rectangular obstacle caused larger vortex formation in fluid flow. For flows with larger value of the (h/H) ratio, an increase in the value of loss coefficient factors is observed. Meanwhile, the increased Reynolds number causes the vortex zone behind the rectangular obstacle to be larger than behind the triangular one.

4

Przegląd badań dotyczących obliczania oporów przepływu w kanałach o małej średnicy

Pietrzak M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2016

|

Nr 1

34--35

PL

Na podstawie aktualnego przeglądu literaturowego przedstawiono wyniki analizy metod obliczania oporów przepływu w mini- i mikrokanałach. Zwrócono uwagę na problem właściwego doboru korelacji obliczeniowych, ponieważ metody odpowiednie dla konwencjonalnych kanałów nie mogą być wprost zastosowane w przypadku mini- i mikrokanałów. Wskazano procedury obliczania oporów przepływu.

EN

Analysis results of methods used for the calculation of frictional pressure drop in mini- and microchannels based on the current state-of-the-art are presented in the paper. A selection of appropriate calculation correlations appears in case of mini- or microchannels. This difficulty stems from the fact that calculation methods developed for conventional channels cannot be directly applied to channels with a smaller internal diameter. The procedures for the calculation of frictional pressure drop are indicated.

5

Straty ciśnienia w przepływach dwufazowych czynników chłodniczych w mikrokanałach

Mierzejewski T., Ruciński A.

Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej

|

2014

|

R. 49, nr 11-12

12--15

PL

W artykule scharakteryzowano obserwowane struktury dwufazowe przepływu czynnika chłodniczego w mikrokanałach. Dokonano zestawienia stosowanych metod szacowania spadków ciśnienia dla tych przepływów i wykonano obliczenia. Otrzymane wyniki porównano z danymi eksperymentalnymi i podkreślono znaczenie i wpływ spadków ciśnienia w przemianach fazowych w mikrokanałach na efektywność urządzenia chłodniczego.

EN

The paper presents the observed structures of the two-phase flow of refrigerants in microchannels. The study summarizes methods used to estimate the pressure drop of the computed two-phase flows of cooling agents. The obtained results are compared with experimental data. It is seen that the importance of pressure drop in gas-liquid flows in microchannels has a significant influence in the efficiency of hest transport in modern heat exchangers.

6

Modelling of Pressure-Drop Instability in Single and Multi Microchannels System

Grzybowski H., Mosdorf R.

Acta Mechanica et Automatica

|

2012

|

Vol. 6, no. 3

45-51

EN

In the paper the model of pressure-drop oscillations has been proposed. The model was based on the iterative solution to equations. The dynamics of pressure-drop oscillations in a single channel and in two neighbouring channels have been analyzed. There has been assumed that the pressure-drop oscillations in the system are caused by interactions between the heat supply system and liquid supply system. These interactions influence the heat and mass transfer inside the microchannel. Obtained results indicate that the shape of pressure drop curve has a significant influence on the system stability. When the slope of curve ? = () in the region between function extremes increases then the pressure oscillations become chaotic. In case of multichannel system the thermal interactions (occurring through the channel walls) and hydrodynamic interactions (occurring inside the common channels outlet) have been considered. Four types of two-phase flow behaviours in parallel channels have been observed depending on the intensity of interactions: alternate oscillations, consistent oscillations, periodic oscillations and completely synchronized oscillations. Obtained qualitative results have been compared with conclusions of experimental results reported by other researches. The good qualitative agreement with experimental results has been obtained.

7

Experimental study and modelling of mixed particulate lubrication with MoS2 powder solid lubricant

Wiśniewska-Weinert H.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 49, nr 2

467--476

EN

Purpose: The purpose of the paper is experimental study and modelling of mixed particulate lubrication with MoS2 powder solid lubricant. Design/methodology/approach: In the present investigation, ball-on-disc experiments were carried out to determine the lubrication performance of MoS2 solid lubricant powder that could be used for hard PVD coatings applied for forging and stamping tools. Findings: The proposed solid lubricant nano- and submicroparticles mixture demonstrates excellent potential for use in mixed lubrication regimes The quasi-hydrodynamic behaviour of solid lubricant and wear debris particles results in low friction coefficients of hard coating - steel ball friction pairs. Research limitations/implications: The solid lubricant particle exfoliation and formation of tribofilms on micro-asperities allow to achieve the boundary lubrication effects which is found to more preferable for steel contacts rather than for hard coatings. Originality/value: The model of mixed lubrication based on non Newtonian behaviour of powder solid lubricant was validated based on the experimental results. Results of calculation of Stribeck curves demonstrate the potential of modelling of friction process by sharing boundary and quasi-hydrodynamic processes.

8

Ekonomiczne techniki wytwarzania mikrokanałów

Domagalski P., Dziubiński M.

Przemysł Chemiczny

|

2010

|

T. 89, nr 7

949-953

9

Warunki otrzymywania mikrokropli w mikroreaktorach

Wojnicki M., Pacławski K., Luty-Błocho M., Fitzner K., Oakley P., Stretton A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 9

538-541

PL

W artykule określono warunki tworzenia mikrokropli w mikroreaktorach przepływowych oraz opisano możliwości ich aplikacji do procesów hydrometalurgicznych. Do badań wykorzystano zestaw FRX200, firmy Syrris z mikroreaktorem szklanym o pojemności 250 mikro/l. Mikrokrople tworzone były poprzez kolizję dwóch niemieszających się cieczy, tj. n-heptanu oraz wody demineralizowanej z dodatkiem pigmentu. Otrzymane krople charakteryzowały się wysoką powtarzalnością rozmiaru i kształtu. Na podstawie eksperymentów wykazano, iż wielkość otrzymanych kropli jest zależna między innymi od geometrii mikroreaktora, jak również od parametrów przepływu. Wyniki badań pozwalają stwierdzić, iż tego typu mikroreaktory mogą znaleźć zastosowanie w procesach syntezy nanocząstek metali.

EN

The aim of these studies was to determine droplets formation in microflow reactor, by collision of two immiscible chemical reagents, and showing how these microdroplets themself can be used as single microreactors for hydrometallurgical processes. The flow reactor system FRX200 developed by Syrris Ltd. with glass microreactor (volume 250 micro/l) was used. N-heptane and deionised water with the pigment were used as starting chemicals. Pigment was used to help of microdroplets detection. It was found, that size of the microdroplets correlates with the size of the channel and flow rate of the reagents. Obtained droplets where characterized by good monodispersion of size and high reproducibility. As a result of collision of n-heptane with water, with total flow rate 20 micro/l/min, each microdroplet had estimated dimension 250 × 250 × 393 mim. In the case when total flow rate of n-heptane was set up to 30 micro/l/min and 40 micro/l/min for water, microdroplets were obtained as a sequence of small and big droplets, of estimated size 250 × 250 × 211 micro/m and 250 × 250 × 690 mim, respectively.

10

Mikroprzepływowe immunoczujniki z detekcją amperometryczną

Baraniecka A., Górska M., Zaborowski M., Prokaryn P., Szczypiński R., Skwara K., Szmigiel D., Sierakowski A., Nieprzecki M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 12

100-106

PL

Artykuł obejmuje przekrój zagadnień związanych z mikroprzepływowymi amperometrycznymi immunoczujnikami. Wymienione zostały przykładowe technologie i materiały konstrukcyjne używane do budowy mikroprzepływowych modułów i elektrod oraz immunoenzymatyczne metody analityczne stosowane w immunoczujnikach, takie jak ELISA i ELISPOT. Zostały również przedstawione zagadnienia związane z przepływem w systemach mikroprzepływowych. Opisano technologię matryc z SU-8, struktur mikroprzepływowych wykonanych z PDMS-u oraz laminowanych elektrod Au/Ti na podłożu polimerowym. Uzyskano szczelne mikroprzepływowe układy ze złotymi elektrodami na podłożu z PDMS. Dzięki zastosowaniu trawienia jonowego podłoża przed napyleniem warstw metali oraz zastosowaniu pośredniej warstwy tytanowej, elektrody wykazują dobrą adhezję do podłoża. Dodatkowo została zastosowana warstwa PDMS-u, chroniąca ścieżki metalizacji przed pękaniem, w której plazmowo wytworzono okienka kontaktów elektrycznych i elektrod aktywnych elektrochemicznie. Elektrody charakteryzowały się małą rezystancją elektryczną, choć nie uzyskano zadawalającej powtarzalności ich wykonania. Struktury mikroprzepływowe wraz z elektrodami mogą być zastosowane w amperometrycznym immunoczujniku do pomiaru różnych antygenów, w zależności od użytych immunoreagentów m.in. do pomiaru stężenia fibrynogenu we krwi, w celu określenia ryzyka wystąpienia udaru niedokrwiennego mózgu oraz chorób układu krążenia.

EN

This paper describes some problems related with microfluidic amperometric immunosensors. It contains brief review of technology and constructive materials for microfluidic systems and electrodes. In addition, immunoenzymatic analytical methods like: ELISA and ELISPOT as well as some flow phenomena in microfluidic environment are presented. Polymeric SU-8 masters, PDMS-based microfluidic structures and laminated Au/Ti electrodes on polymeric substrates were fabricated. The microfluidic structures were successfully bonded after oxygen plasma surface activation. Thanks to applying reactive ion etching prior Au sputtering and Ti adhesive layer deposition, the Au/Ti electrodes exhibited a very good adhesion. After patterning, the electrodes were protected by a thin PDMS layer. Openings for electrodes and electrical contact pads were etched by (SF₆ + O₂) plasma. The electrodes had a good electrical conductivity but rather poor reproducibility. The microfluidic structures can be applied in amperometric immunosensor to measure concentration of different antigens e.g. concentration of fibrinogen in blood for evaluation of brain stroke and cardiovascular diseases risk.

11

Numerical simulation of microchannel network with complex geometry

Niklas M., Favre-Marinet M., Asendrych D.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2005

|

Vol. 53, nr 4

351-359

EN

The paper presents the results of a numerical study devoted to the hydraulic properties of a network of parallel triangular microchannels (hydraulic diameter Dh = 110 [mi]m). Previous experimental investigations had revealed that pressure drop through the microchannels system dramatically increases for the Reynolds number exceeding value of 10. The disagreement of the experimental findings with the estimations of flow resistance based on the assumption of fully developed flow were suspected to result tram the so-called scale effect. Numerical simulations were performed by using the classical system of flow equations (continuity and Navier-Stokes equations) in order to explain the observed discrepancies. The calculations showed a very good agreement with the experimental results proving that there is no scale effect for !he rnicrochannels considered, i.e. the relevance of the constitutive flow model applied was confirmed. It was also clearly indicated that the excessive pressure losses in the high Reynolds number range are due to the secondary flows and separations appearing in several regions of the microchannel system.

12

Microchannels flow modelling with the micropolar fluid theory

Kucaba-Piętal A.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2004

|

Vol. 52, nr 3

209-214

EN

The aim of this paper is to study the applicability of the theory of micropolar fluids to modelling and calculating flows in microchannels depending on the geometrical dimension of the flow field. First, it will be shown that if the characteristic linear dimension of the flow becomes appropriately large, the equations describing the micropolar fluid flow can be transformed into Navier-Stokes equations. Next, Poiseuille flows in a microchannel is studied in detail. In particular, the maximal cross-sectional size of the channel for which the micropolar effects of the fluid flow become important will be established. The experimentally determined values of rheological constants of the fluid have been used in calculations.