Optimal Micromixer Design for Flow Uniformity in Microchannels : Optimal Micromixer Design for Flow Uniformity in Microchannels
- 발행기관 고려대학교
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 석사
- 학과 대학원 화공생명공학과 화공생명공학전공
- 식별자(기타) DL:000018611418
- 서지제어번호 000045437755
초록/요약
반응기 내의 혼합율과 변환율은 밀접한 관계가 있어 마이크로반응기내의 혼합율을 증가시켜야한다. 많은 마이크로채널을 사용하면 마이크로채널로부터 혼합영역으로 들어온 유체의 부피당 표면적이 증가해 혼합율을 증가시킬 수 있다. 그리고 마이크로채널 내의 유속분포가 마이크로반응기 내의 혼합율에 영향을 주기 때문에 마이크로채널 내의 유속을 일정하게 하는 많은 연구가 있었다. 그러나 마이크로채널의 수가 증가할수록 입구로부터 각각의 마이크로채널로 가는 압력강하가 달라지므로 유체의 분포가 더 나빠지게 된다. 배분실의 압력강하에 따른 영향을 줄이기 위해서는 마이크로채널의 길이가 길어야하고 배분실의 부피가 커야한다. 그러나 이러한 방법은 마이크로채널에서 높은 압력강하가 일어나고 배분실에서 정체점이 나타나기 때문에 마이크로반응기 설계 시에 효과적이지 못하다. 이 연구에서는 마이크로채널의 길이와 배분실의 부피를 줄이면서 마이크로채널 내의 유속을 일정하게 할 수 있는 새로운 형태의 인터디지털 형태의 마이크로반응기를 제시한다. 마이크로믹서의 형태를 얻기 위해 배분실의 유속식을 해석적으로 구하였다. 이 식을 이용하여 사각형태의 관에서의 압력강하식과 함께 배분실에서 일어나는 압력강하를 상충할 수 있는 마이크로 채널의 길이를 얻을 수 있다.
more초록/요약
Enhancing mixing rate in the microreactor is an important factor because conversion is related with mixing rate in the reactor. To increase the degree of mixing, large number of microchannels is required because large area-to-volume ration can be formed by outflow from the microchannels in mixing zone. Besides, many researches on flow uniformity in microchannels has been investigated because the degree of mixing in microreators is affected by flow distribution in microchannels. However, microreactor with the larger number of microchannels, the flow distribution get worse because of different pressure drops from inlet to each microchannels. To reduce the affection of this in distribution chamber, microchannel has to be long and the volume of distribution chamber has to be large. These remedies are not effective for designing the microreactor due to the high pressure drop in microchannels and stagnation points in distribution chamber. In this study, a novel design of interdigital type micromixer for flow uniformity in microchannels with reducing both the microchannel length and the volume of distribution chamber is suggested. To obtain the geometry of the micromixer, the flow equations in distribution chamber are solved analytically. As a result, combining pressure drop in rectangular duct, this equation enable to get the microchannel length difference to compensate the pressure drop due to diverging channel effect.
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