Geometrical modifications of the anchor impeller to enhance the overall performances in stirred tanks

• Autorzy: Ameur Houari , Kamla Youcef

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2020.6.5

Warianty tytułu

PL

Modyfikacje geometryczne mieszadła kotwicowego w celu zwiększenia ogólnej wydajności zbiorników z mieszaniem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The performance of modified anchor impellers in stirred tanks is investigated. The classical anchor impeller is taken as a reference, then the upper part of the blade arm is curved at different degrees (α). Three geometrical configurations are explored, namely: α = 0° (which corresponds to the standard shape of anchor impellers), 45°, and 90°. The study is achieved numerically by using a finite volume method based CFD tool. The case of highly viscous Newtonian fluids under laminar flow conditions is considered. From the obtained results, the newly modified anchor impeller has allowed an enhancement in the axial circulation of liquid and a reduction in power requirements. The curved blade with 90° yielded a decrease in power number by about 2.5%, compared to the classical anchor impeller.

PL

W pracy przebadano działanie zmodyfikowanych mieszadeł kotwicowych w zbiornikach z mieszaniem. Jako element referencyjny przyjęto klasyczne mieszadło kotwicowe, w którym górną część ramienia łopatki zakrzywiono pod różnym kątem (α). Przebadano trzy konfiguracje geometryczne, a mianowicie: α = 0° (co odpowiada standardowemu kształtowi mieszadła kotwicowego), 45° i 90°. Badania realizowano numerycznie przy użyciu metody objętości skończonych CFD. Rozważany przypadek dotyczy wysoko lepkich płynów newtonowskich w warunkach przepływu laminarnego. Na podstawie uzyskanych wyników zmodyfikowane mieszadło kotwicowe umożliwiło zwiększenie osiowej cyrkulacji cieczy i zmniejszenie zapotrzebowania na moc. Zakrzywiona łopatka o kącie 90° spowodowała spadek liczby mocy o około 2,5% w porównaniu z klasycznym mieszadłem kotwicowym.

Słowa kluczowe

EN

modified anchor impellers; stirred tanks; newtonian fluid; power consumption; hydrodynamic

PL

zmodyfikowane mieszadła kotwicowe; zbiorniki z mieszaniem; mieszalniki; płyn newtonowski; pobór mocy; hydrodynamika

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 6
• Strony: 42--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ameur Houari

• Department of Technology, University Centre of Naama, Ahmed Salhi P.O. Box 66, Naama 45000, Algeria

autor

Kamla Youcef

• Faculty of Technology, University Hassiba Ben Bouali of Chlef, Algeria

Bibliografia

• [1] H. Ameur, Energy efficiency of different impellers in stirred tank reactors, Energy 93 (2015) 1980-1988.
• [2] P. Prajapati, F. Ein-Mozaffari, CFD Investigation of the Mixing of Yield-Pseudoplastic Fluids with Anchor Impellers, Chemical Engineering & Technology: Industrial Chemistry - Plant Equipment - Process Engineering - Biotechnology 32 (2009) 1211-1218.
• [3] H. Ameur, Mixing of a Viscoplastic Fluid in Cylindrical Vessels Equipped with Paddle Impellers, ChemistrySelect 2 (2017) 11492-11496.
• [4] B. Triveni, B. Vishwanadham, T. Madhavi, S. Venkateshwar, Mixing studies of non-Newtonian fluids in an anchor agitated vessel, Chemical Engineering Research and Design 88 (2010) 809-818.
• [5] S. Woziwodzki, L. Broniarz-Press, M. Ochowiak, Transitional Mixing of Shear – Thinning Fluids in Vessels with Multiple Impellers, Chemical Engineering & Technology 33 (2010) 1099-1106.
• [6] R. P. Chhabra, J. F. Richardson, Non-Newtonian flow in the process industries: fundamentals and engineering applications (Butterworth-Heinemann, 1999).
• [7] M. Ohta, M. Kuriyama, K. Arai, S. Saito, A two-dimensional model for the secondary flow in an agitated vessel with anchor impeller, Journal of chemical engineering of Japan 18 (1985) 81-84.
• [8] S. Karray, Z. Driss, H. Kchaou, M. Abid, Hydromechanics characterization of the turbulent flow generated by anchor impellers, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics 5 (2011) 315-328.
• [9] T. Espinosa-Solares, E.B.-D.L. Fuente, F. Thibault, P. Tanguy, Power consumption with anchor mixers effect of bottom clearance, Chemical Engineering Communications 157 (1997) 65-71.
• [10] B. Triveni, B. Vishwanadham, S. Venkateshwar, Studies on heat transfer to Newtonian and non-Newtonian fluids in agitated vessel, Heat and mass transfer 44 (2008) 1281-1288.
• [11] H. Ameur, Effect of some parameters on the performance of anchor impellers for stirring shear-thinning fluids in a cylindrical vessel, Journal of Hydrodynamics 28 (2016) 669-675.
• [12] H. Ameur, A. Ghenaim, Mixing of complex fluids in a cylindrical tank by a modified anchor impeller, Chemistry Select 3 (2018) 7472-7477.
• [13] Y. Kamla, H. Ameur, A. Karas, M. I. Arab, Performance of new designed anchor impellers in stirred tanks, Chemical Papers 74 (2020) 779-785.
• [14] R. Alcamo, G. Micale, F. Grisafi, A. Brucato, M. Ciofalo, Large-eddy simulation of turbulent flow in an unbaffled stirred tank driven by a Rushton turbine, Chemical engineering science 60 (2005) 2303-2316.
• [15] A. Khapre, B. Munshi, Numerical investigation of hydrodynamic behavior of shear thinning fluids in stirred tank, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 56 (2015) 16-27.
• [16] A. Hadjeb, M. Bouzit, Y. Kamla, H. Ameur, A new geometrical model for mixing of highly viscous fluids by combining two-blade and helical screw agitators, Polish Journal of Chemical Technology 19 (2017) 83-91.
• [17] H. Ameur, 3D hydrodynamics involving multiple eccentric impellers in unbaffled cylindrical tank, Chinese Journal of Chemical Engineering 24 (2016) 572-580.
• [18] H. Ameur, Mixing of shear thinning fluids in cylindrical tanks: effect of the impeller blade design and operating conditions, International Journal of Chemical Reactor Engineering 14 (2016) 1025-1033.