Charakterizace proudění v mikrofluidních zařízeních vyrobených 3D tiskem

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá charakterizací proudění v mikrofluidních zařízeních vyrobených 3D tiskem. Mikrofluidní zařízení, která pracují s velmi malými objemy tekutin, mají mnoho výhod, jako je efektivní sdílení hmoty a tepla v nich nebo jednoduchá implementace vícefázových procesů. V práci je popsána konstrukce mikrofluidních zařízení, jejich výhody a nevýhody, a také jejich využití v různých oblastech. Důraz je kladen na využití 3D tisku pro výrobu mikrofluidních zařízení, což může řešit některé problémy spojené s jejich výrobou. Dále jsou u 3D tištěných mikrofluidních zařízení popsány deformace tvaru kanálku, které způsobuje 3D tisk. U těchto zařízení byly dále experimentálně stanoveny střední doby zdržení a další RTD charakteristiky. Práce je také doplněna o konvenční mikrofluidní zařízení z kovu, u kterých byl také proveden experiment se stopovací látkou v různých konfiguracích. V neposlední řadě je v práci provedena simulace proudění metodou CFD pro některá vybraná mikrofluidní zařízení.

This bachelor's thesis deals with the characterization of flow in microfluidic devices made by 3D printing. Microfluidic devices, which work with very small volumes of fluids, have many advantages, such as efficient mass and heat transfer within them or simple implementation of multiphase processes. The thesis describes the construction of microfluidic devices, their advantages and disadvantages, and their use in various fields. Emphasis is placed on the use of 3D printing for the production of microfluidic devices, which can solve some problems associated with their production. Furthermore, the shape deformations of the channel caused by 3D printing are described for these devices. For these devices, the mean residence times and other RTD characteristics were experimentally determined. The work is also supplemented by conventional microfluidic devices made of metal, for which an experiment with a tracer substance was also carried out in various configurations. Finally, the thesis includes a CFD flow simulation for some selected microfluidic devices.