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Dissertação

{pt_PT=Noninvasive evaluation of heat transfer mechanisms in microfluidic channels using Light Induced Fluorescence} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A técnica light induced fluorescence LIF (fluorescencia induzida por luz), usando uma solucão fluorescente de corante Rodamina B , foi aplicada para obter a temperatura do escoamento. Um micro aquecedor foi concebido para a calibração da técnica, depositando alumínio em cima de um substrato de vidro e padronizando-o de forma a obter o design pretendido. A direct write laser (DWL) foi utilizada para criar a hardmask, fotolitografia para o molde de SU-8 e litografia suave para o dispositivo microfluidíco de PDMS, selado irreversivelmente contra uma membrana do mesmo material, recorrendo a um tratamento de plasma de oxigénio. As estruturas resultantes tinham duas entradas de fluído com ângulos de confluêcia diferentes (30°,60°,90°,135°) e uma saída. Uma análise de transferência de massa vs calor foi levada a cabo para o microcanal com um ângulo de 90°. Os diferentes tipos de configuracões de microcanais (diferentes ângulos de confluência) foram testados para um caudal volumétrico fixo na entrada quente de Qquente =50micL/min, e variável na entrada fria de Qfrio =25; 50; 75micL/min. Os resultados mostraram que para o canal com a geometria de 90°, a difusão de calor é mais forte que a de massa. Um aumento no ângulo de confluência resulta em zonas de transicão mais largas e simétricas, e que uma reducão na caudal volumétrico na entrada fria desvia a zona de transicão na direccão da parede y=0 melhorando as configuracões com ângulos menores (melhorando simetria e tamanho). , en=Microfluidics revolutionized the world with the ability to perform several operations, on a single chip with fluidic passage sizes in the micrometer range. In this work the impact of confluence angle, which is the angle between two inlets and one outlet, and volumetric flow rate on temperature profiles inside microchannels was addressed. Light induced fluorescence (LIF), using Rhodamine (RhB) fluorescent dye solution, was applied to obtain the temperature of the flow. A micro heater was micro fabricated for this purpose, depositing aluminium in a glass substrate and patterning it to reach the desired design. Direct write laser (DWL) was used to create the hardmask, photolithography for the SU-8 mold and soft lithography for the polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device, which was irreversibly sealed against a membrane of the same material using oxygen plasma treatment. The resulting structures had two inlets with different confluence angles (30°,60°,90°,135°) and one outlet. A mass vs heat transfer analysis was conducted for the 90° shaped microchannel. The different configurations of microchannels (different confluence angles) were tested for a fixed hot inlet volumetric flow rate of Qhot = 50micL=min, and a variable cold inlet one of Qcold = 25; 50; 75micL=min. Results showed that for the 90° microchannel, heat diffusion is stronger than mass diffusion. Moreover, an increase in confluence angle results in wider and more symmetrical transition zones and a decrease in cold volumetric flow rate deflects the transition zone towards the y = 0 wall, improving the configurations with smaller angles (enhancing size and symmetry).}
Keywords: {pt=Transferência de calor em microcanais, microcanais em T e Y, Fluorescência induzida por luz (LIF), Escoamentos não isotérmicos, en=Heat transfer in microchannels, T and Y shaped microchannels, Light Induced Fluorescence, Non isothermal flows}

Discussão: outubro 21, 2020, 16:0