Hydrodynamic difference in the operation of a bubble column with a pure ethanol and aqueous solutions of ethanol

• Autorzy: Nedeltchev Stoyan

Warianty tytułu

PL

Różnice hydrodynamiki kolumny barbotażowej pracującej z czystym etanolem i jego wodnym roztworem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work are discussed the differences in the identification of the main transition velocity U trans-1 in a bubble column (0.1 m in ID) operated with pure ethanol (96 %) and aqueous solutions of ethanol (0.51.5 wt %). By means of a well-pronounced local minimum in the profiles of two new identification parameters (novel hybrid index and alternative hybrid index) was distinguished the U trans-1 value (end of the homogeneous flow regime). In the case of pure ethanol the U trans-1 value was identified at 0.028 m/s, whereas in the case of aqueous ethanol solutions the U trans-1 value was constant at 0.055 m/s irrespective of the ethanol’s concentration. An additional transition velocity (onset of complete foaming regime) was identified only in the case of aqueous solutions of ethanol.

PL

W pracy omówiono różnice w identyfikacji głównej prędkości przejścia U trans-1 w kolumnie barbotażowej (0,1 m w ID) pracującej na czystym etanolu (96%) i wodnych roztworach etanolu (0,5-1,5% wag.). Za pomocą wyraźnego lokalnego minimum w profilach dwóch nowych parametrów identyfikacyjnych (nowego indeksu hybrydowego i alternatywnego indeksu hybrydowego) wyznaczono wartość U trans-1 (koniec homogenicznego reżimu przepływu). W przypadku czystego etanolu wartość U trans-1 określono na 0,028 m/s, podczas gdy w przypadku wodnych roztworów etanolu wartość U trans-1 była stała i wynosiła 0,055 m/s niezależnie od stężenia etanolu. Dodatkowa prędkość przejścia (początek reżimu całkowitego pienienia) została zidentyfikowana tylko w przypadku wodnych roztworów etanolu.

Słowa kluczowe

EN

bubble column; flow regime transitions; novel identifiers; aqueous ethanol solutions

PL

kolumna barbotażowa; zmiany reżimu przepływu; nowe identyfikatory; wodne roztwory etanolu

• Wydawca: Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 28
• Strony: 5--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz. rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nedeltchev Stoyan

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Shetty, S. A., Kantak, M. V., Kelkar, B. J., 1992. Gas-phase backmixing in bubble-column reactors. AIChE J. 38, 1013-1026.
• [2] Hikita, H. Asai, S., Tanigawa, K., Segawa, K., Kitao, M., 1980. Gas holdup in bubble columns. Chem. Eng. J., 20, 59-67.
• [3] Jamialahmadi, M., Mȕller-Steinhagen, H., 1992. Effect of alcohol, organic acid and potassium chloride concentration on bubble size, bubble rise velocity and gas holdup in bubble columns. Chem. Eng. J., 50, 47-56.
• [4] Krishna, R., Ellenberger, J., Maretto, C., 1999. Flow regime transition in bubble columns. Int. Commun. Heat and Mass Transfer, 467-465.
• [5] Krishna, R., Dreher, A. J., Urseanu, M. I., 2000. Influence of alcohol addition on gas holdup in bubble columns: development of a scale up model. Int. Commun. Heat Mass Transf., 27, 465-472.
• [6] Krishna, R., Urseanu, M. I., Dreher, A. J, 2000. Gas holdup in bubble columns: influence of alcohol addition versus operation at elevated pressures. Chem. Eng. Process.: Process Intensif., 39, 371-378.
• [7] Al-Oufi, F. M., Rielly, C. D., Cumming, I. W., 2011. An experimental study of gas void fraction in dilute alcohol solutions in annular gap bubble columns using a four-point conductivity probe. Chem. Eng. Sci., 66, 5739-5748.
• [8] Besagni, G., Inzoli, F., De Guido, G., Pellegrini, L. A., 2016. Experimental investigation on the influence of ethanol on bubble column hydrodynamics. Chem. Eng. Res. Des., 112, 1-15.
• [9] Nedeltchev, S., Katerla, J., Basiak, E., 2022. Novel hybrid methods for identifying the main transition velocities in various bubble columns. J. Chem. Eng. Japan, 55, 201-216.
• [10] Nedeltchev, S., Mörs, F., Mühlbauer, A., Hlawitschka, M. W., Graf, F., Kolb, Th., Bart, H.-J., 2021. Reliable identification of the first transition velocity in various bubble columns based on accurate sophisticated methods. Chem. Eng. Res. Des., 165, 409-425.
• [11] Im, H., Park, J., Lee, J. W., 2019. Prediction of main regime transition with variations of gas and liquid phases in a bubble column. ACS Omega, 4, 1329-1343.
• [12] Letzel, H. M., Schouten, J. C., Krishna, R., Van den Bleek, C. M., 1997. Characterization of regimes and regime transitions in bubble columns by chaos analysis of pressure signals. Chem. Eng. Sci,, 52, 4447-4459.
• [13] Reilly, I. G., Scott, D. S., De Bruijn, T. J. W., MacIntyre, D., 1994. The role of gas phase momentum in determining gas holdup and hydrodynamic flow regimes in bubble column operations. Can. J. Chem. Eng., 72, 3-12.