σχεδιασμός και μελέτη μικροσυσκευών

Σκοπός του  μαθήματος είναι να εισάγει τους φοιτητές στο σχεδιασμό και τη μελέτη των μικρο-συσκευών. Mε τον όρο μ-συσκευές αναφερόμαστε σε συστή­ματα, τα κανάλια ροής των οποίων έχουν χαρακτηριστική διάσταση μικρότερη από 1mm και με τα οποία γίνονται διάφορες κλασσικές διεργασίες της Χημικής Μηχανικής (π.χ. αντίδραση, διαχωρισμός, ανάμιξη, κλπ.). Οι μ-συσκευές παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτή­ματα έναντι των αντίστοιχων συμβατικών (π.χ. υψηλούς ρυθμούς μεταφοράς θερμότητας και μάζας, καλύτερο έλεγχο των διεργασιών κλπ) με αποτέλεσμα η έρευνα στο πεδίο αυτό να παρουσιάζει σημαντική αύξηση τις τελευταίες δεκαετίες. Στο σύνολο σχεδόν αυτών των εφαρμογών, λόγω της μικρής χαρακτηριστικής διάστασης των καναλιών ροής, οι αριθμοί Reynolds είναι μικροί (<100) και η ροή στρωτή, οπότε κυριαρχούν δυνάμεις και φαινόμενα που δεν θεωρούνται σημαντικά στη μακρο-κλίμακα (π.χ. επιφανειακές δυνάμεις). Έτσι οι μ-συσκευές απαιτούν μεθόδους σχεδιασμού που διαφέρουν από αυτές στη μακρο-κλίμακα. 

• Εισαγωγή - Περί μικροσυσκευών (εφαρμογές, πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα)
• Βασικές μέθοδοι κατασκευής μικρο-συσκευών
• Αρχές σχεδιασμού και μελέτης μικροσυσκευών
  • Μετάβαση από τη μακρο-κλίμακα στη μικρο-κλίμακα
  • Φαινόμενα μεταφοράς στη μικρο-κλίμακα
• Χρήση κώδικα Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής (CFD) για το σχεδιασμό και τη μελέτη μ-συσκευών
• Μη παρεμβατικές μέθοδοι μέτρησης για μ-συσκευές
  • micro Particle Image Velocimetry, μ-PIV
  • Laser Induced Fluorescence, LIF
  • μ –φασματοφωτομετρία
  • ταχεία φωτογράφιση μέσω μικροσκοπίου και επεξεργασία εικόνας
• Εφαρμογές (case studies)
  •  μ-αναμίκτες,
  • μ-αντιδραστήρες
  • μ-εναλλάκτες

Aνατίθεται θέμα σε ομάδες δύο ατόμων,που αφορά τη μελέτη μιας μικροσυσκευής.

Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα μπορούν να σχεδιάζουν μια απλή μ-συσκευή και να μελετούν τη λειτουργία της χρησιμοποιώντας αφενός τις κατάλληλες πειραματικές τεχνικές και αφετέρου κώδικα Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής (CFD).