Mixing in curved tube geometries – comparision of a helical tube mixer with a twisted bend mixer

Antoni Rożeń , Janusz Kopytowski

Abstract

Curved tube heat exchangers and mixers are used in many industrial processes including: chemical and food industry, environmental engineering or power production. The curved tube mixers provide an alternative to other continuous flow mixers e.g. static mixers due to: low energy consumption and reduced fouling. Good mixing and heat transfer in the curved tubes are attributed to generation of secondary flow due to imbalance between centrifugal and viscous forces. Vortices, which are formed in the pipe cross-section, reduce axial dispersion and improve mixing on the molecular scale. Periodic spacial reorientation of the secondary flow in the curved tubes can further reduce axial dispersion and change the course of fast chemical reactions proceeding between initially unmixed reactants due to chaotic advection. In this work, the selectivity of two competitive-parallel chemical reactions has been determined in a helical tube mixer and compared to results obtained earlier for a twisted bend mixer. It was found that increasing the Reynolds number decreases the final selectivity indicating better mixing. Changing the ratio of volumetric flow rates of reactant solutions also affects final selectivity. Furthermore, it was found that selectivities measured for the same process conditions but in the twisted bend mixer are smaller than those obtained in the helical mixer.
Publication typeAbstract extended
Author Antoni Rożeń (FCPE / DCRED)
Antoni Rożeń,,
- Department of Chemical Reactor Engineering and Dynamics
, Janusz Kopytowski (FCPE / DCRED)
Janusz Kopytowski,,
- Department of Chemical Reactor Engineering and Dynamics
Pages152-152
Publication size in sheets0.3
Book Krzysztoforski Jan, Wieczorek Maciej (eds.): 23rd Polish Conference of Chemical and Process Engineering. Book of Abstracts. Jachranka, 2-5 June 2019, 2019, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, ISBN 978-83-936575-8-2, 210 p.
Keywords in Polishprzepływ laminarny, mieszalnik helikalny, reaktywny znacznik
Keywords in Englishlaminar flow, helical mixer, micromixing, reactive tracer
Abstract in PolishWymienniki ciepła i mieszalniki rurowe o geometrii krzywoliniowej są używane w wielu gałęziach przemysłu: chemicznego, spożywczego, energetycznego i ochronie środowiska. Mieszalniki rurowe o geometrii krzywoliniowej są alternatywa dla innych typów mieszalników przepływowych np. mieszalników statycznych, ponieważ cechuje je mniejsze zużycie energii i mniejsza podatność na osadzanie się zanieczyszczeń. Dobre wymieszanie i transport ciepła układy o geometrii krzywoliniowej zawdzięczają formowaniu się wtórnego przepływu wskutek nierównowagi pomiędzy siłami lepkimi, a siłą odśrodkową. Wiry, które formują się w przekroju poprzecznym rury, redukują dyspersję osiowa i poprawią mieszanie na poziomie molekularnym. Cykliczna reorientacja przestrzenna przepływu wtórnego w zagiętych przewodach może jeszcze bardziej ograniczyć dyspersję osiową i zmienić przebieg reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy niewymieszanymi substratami dzięki mieszaniu chaotycznemu. Selektywność układu dwóch konkurencyjnych i równoległych reakcji chemicznych została zmierzona w mieszalniku helikalnym i porównana z selektywnością uzyskaną w mieszalniku o naprzemiennie obróconych kolanach. Stwierdzono, że wzrost liczby Reynoldsa zmniejsza selektywność końcową, co wskazuje na lepsze wymieszanie. Zmiana stosunku przepływów objętościowych roztworów reagentów również wpływa na selektywność. Co więcej, selektywność zmierzone w tych samych warunkach procesowych, ale w mieszalniku o naprzemiennie obróconych kolanach okazały się mniejsze niż selektywności uzyskane w mieszalniku helikalnym.
Languageen angielski
Score (nominal)0
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back