Improving of mixing effi ciency in a stirred reactor for lead recycling using computer simulation

• Autorzy: Vite-Martinez P. , Ramirez-Lopez A. , Romero-Serrano A. , Chavez-Alcala F. , Lopez-Ramirez S.

Warianty tytułu

PL

Zwiększenie wydajności łączenia w reaktorze mieszalnikowym dla odzysku ołowiu przy użyciu symulacji komputerowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recycling is helping to reduce environmental risks and damages. Liquid lead is recovered from batteries in stirred batch reactors. Nevertheless it is necessary to establish parameters to evaluate mixing performance in order to make more efficient the industrial practices. Then this work is dedicated to simulate fluid hydro-dynamics in a lead stirred reactor by monitoring the distribution of an injected tracer to find the best injection point. Different injected points have been evaluated monitoring the tracer concentration on a group of points inside the batch to verify mixing. The tracer is assumed as ideal (with the same physical properties than lead). The reactor is a batch with two geometrical sections one cylindrical body and a semispherical on the bottom. The impeller used to promote lead stirring is a shaft with four flat blades. The tracer concentration on the monitoring points is averaged to evaluate the efficiency all around the reactor. Finally invariability of tracer concentration on the monitoring points is adopted as the criterion to evaluate mixing.

PL

Recykling pomaga zredukować ryzyko i szkody związane ze środowiskiem. Ciekły ołów z baterii odnawiany jest w reaktorze mieszalnikowym okresowym. Niemniej jednak, ważne jest by tak ustawić parametry, żeby ocenić skuteczność mieszania, a co za tym idzie, zwiększyć wydajność w praktykach przemysłowych. Następnie w artykule znajdujemy najlepsze miejsce do iniekcji przy użyciu symulacji dynamiki wodnej w płynie w reaktorze mieszalnikowym ołowiu, dzięki obserwacji ruchów wprowadzonego pierwiastka znaczonego. Różne punkty iniekcji zostały sprawdzone i monitorują pierwiastek znaczony w grupie punktów znajdujących się w reaktorze by zweryfikować mieszanie. Z założenia pierwiastek jest idealny (z tymi samymi właściwościami fizycznymi co ołów). Reaktor jest wsadowy z dwoma geometrycznymi sekcjami – jedną z cylindryczną obudową i drugą o półsferycznym dnie. Wirnik napędza mieszanie ołowiu w wale posiadającym cztery płaskie ostrza. Punkty monitorujące mają uśrednione stężenie pierwiastka w taki sposób, aby ocenić wydajność w całym reaktorze. Wreszcie, jednym z kryteriów wprowadzonych dla odpowiedniej oceny wydajności jest również niezmienność stężenia pierwiastka monitorującego.

Słowa kluczowe

EN

lead stirring; mixing efficiency evaluation; tracer concentration; computational fluid dynamics CFD

PL

mieszanie ołowiu; ocena wydajności mieszania; stężenie pierwiastka; obliczeniowa dynamika płynów CFD

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 1
• Strony: 25--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Vite-Martinez P.

• Instituto Politécnico Nacional (IPN-SEPI-ESIQIE), Metallurgical Engineering P. B. Edif. Z and Edif. 6 C.P. 07300, México City, México

autor

Ramirez-Lopez A.

• Instituto Tecnológico Autónomo de México (ITAM), Departamento académico de ingeniería Industrial y operaciones, Mexico City, México

autor

Romero-Serrano A.

• Instituto Politécnico Nacional (IPN-SEPI-ESIQIE), Metallurgical Engineering P.B. Edif. Z and Edif. 6 C.P. 07300, México City, México

autor

Chavez-Alcala F.

• Instituto Politécnico Nacional (IPN-SEPI-ESIQIE), Metallurgical Engineering P.B. Edif. Z and Edif. 6 C.P. 07300, México City, México

autor

Lopez-Ramirez S.

• Instituto Politécnico Nacional (IPN-SEPI-ESIQIE), Metallurgical Engineering P.B. Edif. Z and Edif. 6 C.P. 07300, México City, México

Bibliografia

• 1. Bailey C., Kumar S., Patel M. et al. “Comparison between CFD and measured data for the mixing of lead bullion”. Second International Conference on CFD in Minerals and Process Industries CSIRO, Melbourne, Australia 6-8 December (1999) p. 351–356.
• 2. Byung S., Choi, and Bin Wan, Susan Philyaw, Kuman Dhanasekharan and Terry A. Ring, “Residence Time Distributions in a Stirred Tank: Comparison of CFD Predictions with Experiment”, Ind. Eng. Chem. Res. (2004), vol. 43, p. 6548–6556.
• 3. Debangshu Guha, P.A. Ramachandran and M.P. Dudukovic, Flowfi eld of suspended solids in a stirred tank reactor by Lagrangian tracking, Chemical Engineering Science vol. 62 (2007), p. 6143–6154.
• 4. Feng Wang, Zai-Sha Mao, Yuefa Wang and Chao Yang, “Measurement of phase holdups in liquid–liquid–solid three-phase stirred tanks and CFD simulation”, Chemical Engineering Science vol. 61 (2006), p. 7535–7550.
• 5. Hartmann H., Derksen J.J, and Van Den Akker, “Numerical simulation of a dissolution process in a stirred tank reactor”, Chemical Engineering Science vol. 61, (2006) p. 3025–3032.
• 6. Huang Si, Abdulmajeed Mohamad and K. Nandakumar, “Numerical Analysis of a Two-Phase Flow and Mixing Process in a Stirred Tank”, International Journal of Chemical Reactor Engineering, vol. 6 2008 Article A38.
• 7. Koh P.T.L. and Xantidis f., “CFD Modelling in the scale-up of a stirred reactor for resin beads”, Second International Conference on CFD in Minerals and Process Industries CSIRO, Melbourne, Australia 6-8 December (1999) p. 369–374.
• 8. Murthy B.N., Deshmukh N.A., Patwardhan A.W. and Joshi J.B., “Hollow self-inducing impellers: Flowvisualization and CFD simulation”, Chemical Engineering Science vol. 62, (2007), p. 3839–3848.
• 9. Zhong Zhang and Guanrong Chen, “Liquid mixing enhancement by chaotic perturbations in stirred tanks”, Chaos, Solitons and Fractals vol. 36, (2008), p. 144–149.