Numerical and experimental study of flow and wall mass transfer rates in capillary driven flows in microfluidic channels

• Main Author: Cito, Salvatore
• Other Authors: Pallarés Curto, Jordi
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Universitat Rovira i Virgili 2009
• Subjects: Mass transfer; Microfluidics; Capillary Driven Flow; 62; 621
• Online Access: http://hdl.handle.net/10803/8581; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:9788469307205

Micro-channels are believed to open up the prospect of precise control of fluid flow and chemical reactions. The capillary effect can be used to pump fluids in micro-channels and the flow generated can dissolve chemicals previously deposited on the walls of the channel. In this work, numerical and experimental approaches have been developed to investigate the wall mass transfer rate generated by capillary driven flows (CD-Flow). The purpose of this work is to analyze the wall mass transfer rates generated by a CD-Flow in a micro-channel. The results have implications in the optimization and design of devices for biological assays. The correlation for Sherwood number, Reynolds number, contact angle and time is reported. This correlation can be a useful tool for design purposes of microfluidic devices that work with fast heterogeneous reaction and have capillary driven flow as passive pumping system. The numerical results have been confirmed by the experimental results. === La perspectiva del uso de micro-canales para el control preciso del flujo y de las reacciones químicas está ampliamente aceptada. Considerando que el efecto de las tensiones superficiales en la micro-escala es significativo, el bombeo pasivo basado en el uso de la tensión superficial para los Lab-on-a-chip resulta ser el método más eficaz.El propósito de este trabajo es analizar la transferencia de masa en la pared en un campo dinámico de un flujo impulsado por capilaridad. Los resultados permitirán mejorar el diseño y optimizar los dispositivos para ensayos biológicos. Se presenta una correlación entre el número de Sherwood, el número de Reynolds, el ángulo de contacto y el tiempo. La correlación puede ser una herramienta útil en el diseño de dispositivos microfluídicos que trabajen con una reacción rápida y heterogénea y usen el bombeo pasivo impulsado por el flujo capilar. Los resultados numéricos han sido confirmados por los resultados experimentales.