A combined criterion to identify mixing performance for the blending of non-Newtonian fluids using a Kenics KM static mixer

• Autorzy: Alberini F. , Simmons M. J. H. , Ingram A. , Stitt E. H.

Warianty tytułu

PL

Złożone kryterium do określania skuteczności mieszania płynów nienewtonowskich za pomocą mieszalnika statycznego KM Kenics

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Planar Laser Induced Fluorescence (PLIF) has been used to determine the mixing performance of KM static mixers for the blending of Newtonian fluids (aqueous glycerol solutions) and time-independent non-Newtonian fluids (aqueous carbopol 940 solutions), whose rheology shows Herschel-Bulkley behaviour. The effect of number of mixing elements, fluid rheology and apparent viscosity ratio for two-fluid blending have been investigated at constant mixture velocity of 0.3 m s-1. For two-fluid blending, the addition of a high viscosity stream into the lower viscosity main flow causes very poor mixing performance, with unmixed spots visible on the PLIF image. Determination of log variance and average striation thickness revealed conflicting trends. A combined area based method allows presentation of a criterion which combines aspects of both scale and intensity of segregation, which can be used in combination with conventional approaches.

PL

Fluorescencja wyzwalana promieniem lasera planarnego (PLIF) jest wykorzystywana do określania poziomu skuteczności mieszania przez mieszalniki statyczne KM łączące płyny newtonowskie (wodne roztwory gliceryny) i niezależne od czasu płyny nienewtonowskie (wodne roztwory carbopolu 940), których reologia wykazuje zachowanie Herschel – Bulkleya. Zbadano wpływ liczby elementów mieszajacych, reologii płynu i stosunku lepkości pozornej dla mieszaniny dwu-płynowej przy stałej prędkości mieszaniny wynoszącej 0,3 m s-1. W przypadku mieszaniny dwu-płynowej dodanie strugi o wysokiej lepkości do głównego strumienia charakteryzującego się niską lepkością, powoduje niską skuteczność mieszania i występowanie widocznych w obrazie PLIF niejednorodnych plam. Określenie wariancji log i średniej grubości bruzdowania wykazało sprzeczne trendy. Metoda połączona pozwala na zaprezentowanie kryterium łączącego aspekty zarówno skali, jak i intensywności segregacji i może być używana wraz z metodami konwencjonalnymi.

Słowa kluczowe

EN

scale of segregation; intensity of segregation; mixing performance; PLIF; non-Newtonian fluid blending; static mixer

PL

skala segregacji; intensywność segregacji; skuteczność mieszania; fluorescencja wyzwalana promieniem lasera planarnego PLIF; mieszanie płynu nienewtonowskiego; mieszalnik statyczny

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 109, z. 1-M
• Strony: 3--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wz., wykr.

Twórcy

autor

Alberini F.

• School of Chemical Engineering, University of Birmingham

autor

Simmons M. J. H.

• School of Chemical Engineering, University of Birmingham

autor

Ingram A.

• School of Chemical Engineering, University of Birmingham

autor

Stitt E. H.

• Johnson Matthey Technology Centre, Billingham

Bibliografia

• [1] Alvarez M.M., Zalc J.M. et al., Mechanisms of mixing and creation of structure in laminar stirred tanks, AIChE J. 48, 2002, 2135-2148.
• [2] Arratia P.E., Muzzio F.J., Planar laser-induced fluorescence method for analysis of mixing in laminar flows, Ind. Eng. Chem. Res. 43, 2004, 6557-6568.
• [3] Zalc J.M., Szalai E.S. et al., Using CFD to understand chaotic mixing in laminar stirred tanks, AIChE. J., 48, 2002, 2124-2134.
• [4] Patel D., Ein-Mozaffari F. et al., Dynamic Performance of Continuous-Flow Mixing of Pseudoplastic Fluids Exhibiting Yield Stress in Stirred Reactors, Ind. Eng. Chem. Res., 50, 2002, 9377-9389.
• [5] Paul E.L., Atiemo-Obeng V.A., Kresta S.M., Handbook of Industrial Mixing, Science and Practice, John Wiley & Sons Inc., New Jersey 2004.
• [6] Shah N.F., Kale D.D., Pressure drop for laminar flow of non-Newtonian fluids in static mixers, Chem. Eng. Sci., 46, 1991, 2159-2161.
• [7] Adamiak I., Jaworski Z., An experimental investigation of the non-Newtonian liquid flow in a Kenics static mixer, Inz. Chem. I Proc, 22, 2001, 175-180.
• [8] Kukukova A., Aubin J., Kresta S.M., Measuring the scale of segregation in mixing data, Can. J. Chem. Engng., 89, 2011, 1122-1138.
• [9] Hall J.F., Barigou M., Simmons M.J.H., Stitt E.H., Mixing in unbaffled high throughput experimentation reactors, Ind. Eng. Chem. Res., 43, 2004, 4149-4158.