Resultados. Medicin de Potencia

Mixing in large-scale vessels stirred with multiple radial or radial andaxial up-pumping impellers: modelling and measurements

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

TEMAS SELECTOS DE INGENIERA QUMICA I

Equipo # 1

Andrade Mo Cintia Lizette

Patrn Vrguez Omar Alejandro

1

Material y Mtodos2.1.Fermentadores escala - Produccin

En este trabajo se informa de una comparacin de los impulsores radiales Rushton con una radial / arriba-bombeo combinacin de impulsores Scaba a escala comercial, lo que confirma y ampla las ideas expuestas anteriormente en relacin con las diferentes caractersticas del impulsor.Homogeneizacin, caractersticas elctricas y de gas atraco se midieron y un modelo de compartimiento consistente fue desarrollado y validado para ambas condiciones gaseosas y no gaseosas, para diferentes configuraciones del impulsor, la velocidad de agitacin, las tasas de aireacin y escalas.

2.2.Experimentos de pulso-respuesta

El agua del grifo se utiliz como el fluido para el pulso de respuestamediciones con un trazador fluorescente en la configuracinBD (Groen, 1994; Cui, Van der Lans, NoormanY Luyben, 1996a;Vrbel et al., 1999).El trazador erainyectado debajo de la superficie del lquido y se detecta en elflujo de salida del impulsor inferior (ver Fig. 2).Esta inyecciny la posicin de deteccin da el tiempo de respuesta mximo(Vrbel, Van der Lans, Corvejones y Luyben, 1998) y detiempo de mezclado en el 95o / o nivel de homogeneidad se determin despus de procesar la curva de respuesta (Vrbel et al., 1999).Adems, en el trabajo anterior, tres diferentesSe han usado posiciones de deteccin (Vrbel et al., 1999).

2.5.Mediciones de velocidad del lquido

Una sonda electromagntica (los 3 ejes Medidor electromagntico actual ACM-300; Alec Electronics Co., Ltd., Japn) se utiliz para medir velocidades en tres direcciones.Posicin de la medida: 22 cm por debajo de la superficie de dispersin, de 20 cm de la pared del reactor (Fig. 2).La sonda se basa en la ley de Faraday: un medio conductor que fluye a travs de un campo magntico induce una diferencia de tensin, que es proporcional a la velocidad del medio.La ventaja de esta sonda es que funciona igual de bien en ambas condiciones no aireadas y gaseosas.

Fig. 1. Turbinas Rushton Radial, RT (A); Impulsores radiales Scaba, 6SRGT (B); Scaba impulsor axial, 3SHP (C)

Fig. 2. Configuracin del fermentador para mezclar experimentos. Lugares de inyeccin y deteccin de trazador y la velocidad de la posicin de la sonda indican. Ver ms Tabla 1.

Fig. 3. Representacin esquemtica del patrn de flujo global de (A) de configuracin mltiple Rushton y (B) la configuracin Scaba mltiple (radial6SRGT fondo y axial superior (3SHP o 4SHP) hasta bombeo impulsores). Situacin de un no aireado y un reactor aireado se representa en el lado izquierdo y derecho de los reactores, respectivamente. Las lneas continuas: CF flujo de circulacin (lneas delgadas: SCF flujo de circulacin secundaria); lneas de puntos: gas inducidos flujo SI. EF flujo de intercambio axial que no se muestra.

3. Modelo

3.1.Patrn de flujo global de impulsores radiales

Modelizacin compartimental se basa en el conocimiento del patrn de flujo global ().Los patrones de flujo con mltiples rodetes de turbina radial se han obtenido en muchos estudios, tanto para no aireado y reactores aireados por ejemplo, Hudcova, Machon y Nienow (1989);Rouar y Van den Akker (1994) y se han discutido en detalle en un artculo anterior (Vrbel et al., 1999).En resumen, la estructura del flujo creado por una turbina de disco en un recipiente desconcertado consta de dos bucles de circulacin, uno en el ascendente y uno en la direccin hacia abajo.

3.2.Patrn de flujo global de los impulsores de bombeo de hasta axiales

El patrn de circulacin principal que implica axiales hidroplanos-up de bombeo fueron descritas recientemente, sobre la base de mediciones de LDA impulsores individuales (Mishra, Oyster, Jaworski, Nienow y McKemmie, 1998) y predicciones CFD con impulsores individuales y mltiples en condiciones no aireados (Jaworski et al. , 1998).Adems, la observacin visual de los patrones de flujo con impulsores individuales, dobles y triples up-bombeo en ambas condiciones gaseosas y no aireados se han hecho (Hari-prajitno et al., 1998).

Resultados

Medicin de Potencia

Se sabea partir de medicionesanteriorescon las turbinasRushton quehay una reduccin considerable deel consumo de energamecnica enmayores tasasde aireacin.

Paralos impulsoresde flujotiporadialeshuecos comoScaba6SRGT,la cadaen el poder esgeneralmenteinsignificanteparaespecmenes"tasasde disipacinde energacdela ordenutilizadaaqu.

Un resultadosimilar se haencontrado recientementecuando se utilizaen toda lahoja,arriba-bombeoimpulsoreshidroplano.Sin embargo,ya que es razonable suponer quela cadaconla6SRGTes insignificante(Pg/P"1),la mayor parte dela cadase debeatribuir alos impulsores3SHPy4SHP.

Gas Hold Up

La Figura6dalos datosde hold-upde gas, tanto para elimpulsorRushtonScabaycon "configuracionesen el reactor de30m3a la misma velocidadsuperficial del gascaracterstico yel consumo de energamecnica de losimpulsores. Muestra queigualdad degashold-upse obtuvobajo estas condicionespara cada tipo deimpulsor.

El impacto de la escala, tipo de impulsor y especfica tasa de disipacin de energa

Losdatos cubrentodas las configuraciones, tantono aireadosy gaseosasylosresultadosse expresantantoentrminos del nmerode flujo de gasy especificidadtotal de"cuatroestafadorestasa dedisipacin deenerga.

Semuestraque la aireacinno influy en eltiempo de mezcladomuchoa la mismaentrada de energaespecfica.

Reactor No-Aireado

LosperfilesCMAcalculados detema Versustasa dedisipacin de energaespecficase ajustanlos datos experimentalesmuy bien.

En la Fig.8,tresdiferentesconfiguraciones

de reactorse comparanen elsesgode95%el tiempo de mezclado, mientras quepara la configuracinA,lostiempos de mezcla 80%

Reactor Aireado

PrediccionesCMAde mezclaen los vasosaireadosdurante cuatroconfiguraciones(estn dentro del rangodeerror experimental aunquelas variacionesexperimentales eranms alto que enloscasosnoaireados.La influencia dela aireacinen eltiempo de mezclano resultsergrande paratres configuraciones(AC).Se observ un ligeroaumento deltiempo de mezcladoa una intensidadde aireacinbajo ydisminucin lentade la mezcla avalores ms altoscon ambasconfiguraciones deRushton(datospara la configuracin deCno se da).El modelo mostrque estaforma de la curvafue el resultado dela direccincompetiren el consumo depotencia del agitadorreducidos y mayorflujo de lquidoinducidapor aireacin.

Conclusiones

Conclusiones

Medidas fsicasprecisas sobrebiorreactoresa gran escalarara vez estn disponiblesyson difciles de obtener.Aqu,se presentanmuchas de las caractersticasde mezclaasociados concuatromltiples configuracionesdel impulsorgran escaladiferentes.

La mejoracon impulsoresaxialespodra estar relacionada consu capacidadpara crearbarreras de flujoaxialms bajos ymenos intensivos.Comocon impulsoresindividualesya searadial(Saitoetal.,1992)oaxial (HassyNienow,1989), la aireacinno tienemucha influencia enla calidadde mezclaen los reactoresde gran escala

Conclusiones

Adems, CMAmodeladodeestos transitoriosde tiempode mezclaa gran escalabasado en unconocimiento general dela hidrodinmica delos dos buques noaireadosyaireadosagitadosobtenidosa diferentes escalas,predicelosresultadosexperimentales bien.Se destacamuy claramente quela reduccin del tiempode mezclado estestrechamente relacionado con lareduccin de las barrerasde flujo axialconla combinacinScabaradial/axial.