Microflow i Gasser. Kurt Rasmussen. Specialist gasflow FORCE Technology

Transkript

1 Microflow i Gasser Kurt Rasmussen Specialist gasflow FORCE Technology Flowtemadag 2012

2 Microflow i Gasser Historisk perspektiv: Mennesket har altid forsket i at gøre ting mindre MEMS teknologi Mikro Elektro-Mekaniske Systemer Lab on a chip (kemisk analyse på en microchip)

3 Microflow er blevet et område med stor focus.

4 EURAMET TC-F (teknisk komite inden for flow, har i 2006 lavet en roadmap, hvis mål er at få udviklet metoder og guidelines for hvordan man skaber sporbarhed for microflow inden Denne er revideret i 2012, hvor Primær standards skulle stå færdig i 2012.

5 Efficient use of natural resources for environmental protection and quality of life by innovative flow measuring techniques Triggers: Reduction of emissions in Environment Sustainable use of Resources and Consumer Protection Micro & Nano Flow Metrology Targets: Develop measurement techniques relevant to supporting reductions in emmissions Reduce uncertainty of measurements in the field and under heavy duty by a factor of 5 Established methodologies for metrological assessment Product Categories Solutions, Expirimental realizations Reference standards Component Technologies Applications Research Develop and innovative techniques Experimental tests in the field: PIV, LDA, Tracering etc. Guidelines for test methods and uncertainty analysis test facilities for investigation of meter s behavior & heavy duty Reference standards & test facilities for new fuels and basic (crude) materials International standards for measurements in field an heavy duty (trade and controlling) Common guidelines for metering under heavy duty of new fuels and conventional goods Develop / improve of calibration equipment and methods in field & heavy duty Primary reference facilities For & n flow Measurement guides for & n fluidic devices innovative experimental techniques to support modelling Modules Underpinning knowledge Large Scale Facilities (water, district heat, multi phase flows) Consolidation of current best practice MEMS based devices Determination of thermodynamic behaviour of H2, CNG, LNG Traceability based On KCRV s Characterization (behav. and requiremnts) of all meters for conventional Goods, H2, CNG & LNG Understanding Nature of & n fluidics Measurement and testing platforms for & n fluidics

6

7 Hvad er microflow? Ikke entydigt defineret! Måling og håndtering af flow i mikroskopiske kanaler (1 1000μm) Måling og håndtering af små volumenenheder i microliter Måling og håndtering af små volumener ved hjælp af overfladespænding Måling og håndtering af fluider med Reynoldstal mindre end 10 og knudsens tal større end 10 (overflade kræfter er dominerede overfor inertikræfter) (ovenstående er taget fra Handlingsplan lavet i 2009 af TI og FORCE)

8 Man kan ikke umiddelbart nedskalere fra macroflow, da microflow/nanoflow opfører sig anderledes, fordi det er overfladekræfter som dominerer. Man taler også om en faktor som hedder Knudsens tal: Kn Hvis Kn < 0,01 er det viskøse flow (masseflow konstant) Hvis Kn > 10 er det molekular flow (overflade-kræfter dominere) d

9 Hvad kan vi? FORCE kan lave akkrediteret målinger på gas (luft og andre inerte Gasser) ned til 1ml/min ~ 20 μg/s luft. (0, g/s)

10 Hvad kan man i Europa? Ifølge BIPM, dvs. Akkrediteret: PTB (Tyskland) : 0,005 l/h ~ 1,8 μg/s VSL (Holland) : 1*10-7 m 3 /h ~ 0,036 μg/s

11 Der er lavet en international sammenligningskalibrering, med Deltagelse af Europa, USA og Asien Low flow Helium, 3*10-11 mol/s Og mol/s, svarende til 0,00012 μg/s og 0, μg/s

12 Hvor kunne man tænke sig at anvende microflow som skal måles? Lækagesøger, Tætheds prøver, Test leaks, dyser Gasmixing, Chromatografi Hvordan måler man det? MFC, LFE, Piston prover.

13 Microintrumenter som er udviklet: Microkanaler og rør, micropumper, microfilter, micro varmevekslere, micromixers, Microreactore, micro gas turbines, microraketter, microthrusters, microengines, microsensors, Microactuators, microair vehicles, microdialysis systems, microfluidic chips (lab-on-a-chip), analyser på en chip, Microfluidic kredsløb,... Alle disse systemer kan klassificeres under MEMS (micro elektro mekaniske systemer).

14

15

16 TAK