A novel closure method for diazo-coupling test reactions to investigate the effects of micromixing in turbulent reactive flows
Niniejsza praca koncentruje się na nowatorskiej metodzie, stanowiącej unikalne rozwiązanie problemu zamknięcia (closure problem) występującego w reaktywnych przepływach turbulentnych. W dostępnej literaturze można znaleźć modele zamknięcia dla reakcji pojedynczych oraz reakcji współzawodniczących, takich jak reakcje szeregowo-równoległe oraz reakcje następcze; jednak bardziej złożone schematy reakcji nie zostały dotąd prawidłowo opisane. W szczególności praca skupia się na układzie reakcji testowych sprzęgania diazowego, które stanowią jedną z najczęściej rekomendowanych metod chemicznych do badania mikromieszania w urządzeniach przemysłowych. Proponowany schemat zamknięcia opiera się na założonej funkcji dla ułamka mieszaniny niereaktywnego skalara (trasera), która prawidłowo opisuje proces mieszania w przypadku kontaktowania się strumieni całkowicie segregowanych (non-premixed streams). Nowa metoda została zweryfikowana przy użyciu starannie dobranych modeli mechanistycznych mikromieszania tj. z wykorzystaniem modelu zagarniania (model E), a także potwierdzona eksperymentalnie w badaniach przeprowadzonych z wykorzystaniem homogenizatora rotor-stator o działaniu ciągłym. Wyniki badań jednoznacznie wykazały, że zaproponowany model prawidłowo opisuje przebieg reakcji sprzęgania diazowego, w szczególności umożliwia prawidłowe określanie udziału produktów ubocznych w mieszaninie reakcyjnej, co stanowi kluczowy wskaźnik lokalnej kinetyki mikromieszania. Proponowana metoda umożliwia ocenę wpływu konwekcji oraz mieszania w skali makro-, mezo- i mikro, w dowolnym urządzeniu o znaczeniu przemysłowym pracującym w reżimie przepływu burzliwego, z wykorzystaniem obliczeniowej mechaniki płynów (CFD). Ponadto, może być zastosowana do opisu przebiegu innych typów złożonych układów reakcji, umożliwiając dokładne przewidywanie składu mieszaniny reakcyjnej, wydajności produktów głównych i ubocznych, a także wpływu mieszania na ten skład, wydajność i selektywność reakcji.
Artykuł:
Chemical Engineering Journal
Autorzy z PW:
Magdalena Jasińska
Dyscyplina:
Rok wydania: