Hydrodynamics and mass transfer in two-phase liquid-gas flow

Robert Grzegorz Manowski

Abstract

This work was focused on investigation of bubbly, gas-liquid two phase flow using Electrical Capacitance Tomography. The scope of work included the determination of radial gas holdup profiles and the average value of gas holdup, depending on the volumetric flow of gas and the type of distributor (i.e., for different sizes of gas bubbles formed). The experiments were carried out in a 10cm ID bubble column and external loop air-lift absorber. The experimental rig was composed of two acrylic columns linked with a PVC valve. The valve allowed to alter the flow resistance of the circulating liquid. The liquid phase in the system was water purified by reverse osmosis, and the gas phase was air or carbon dioxide. The holdup was additionally measured by two-phase volume expansion method, using a scale mounted on the riser for comparison with ECT measurements. The velocity of the liquid phase was also measured using a Pitot’s pipe mounted in the downcomer. The volumetric mass transfer coefficient was calculated through the analysis of the ECT data was recorded during absorption and desorption of carbon dioxide in water. Comparison of experimental results with correlations taken from the literature was favourable but emphasized the need to calibrated the ECT technique carefully and improve methods for image reconstruction in order to obtain meaningful quantitative data
Diploma typeMaster of Science
Author Robert Grzegorz Manowski WIChiP
Robert Grzegorz Manowski,,
- Faculty of Chemical and Process Engineering
Title in PolishHydrodynamika i wymiana masy w przepływie dwufazowym ciecz-gaz
Supervisor Piotr M. Machniewski ZKTP
Piotr M. Machniewski,,
- Department of Process Kinetics and Thermodynamics
Certifying unitFaculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unitDepartment of Process Kinetics and Thermodynamics (DPKT)
Study subject / specializationInżynieria Chemiczna i Procesowa
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date11-09-2013
Issue date (year)2013
Pages56
Internal identifierDICHP-2218
Reviewers Wioletta Podgórska ZIDRCh
Wioletta Podgórska,,
- Department of Chemical Reactor Engineering and Dynamics
, Piotr M. Machniewski ZKTP
Piotr M. Machniewski,,
- Department of Process Kinetics and Thermodynamics
Keywords in Polish-
Keywords in English-
Abstract in PolishNiniejsza praca poświęcona jest badaniom eksperymentalnym i wyznaczeniu podstawowych parametrów charakteryzujących hydrodynamikę i wymianę masy w przepływie pęcherzowym ciecz-gaz przy zastosowaniu elektrycznej tomografii pojemnościowej. Zakres prac obejmował wyznaczenie rozkładów promieniowych ułamka objętościowego fazy gazowej oraz średniej wartości zatrzymania gazu w całym aparacie w zależności od strumienia objętościowego dostarczanego gazu oraz od rodzaju dystrybutora (tzn. dla różnych rozmiarów powstających pęcherzy gazowych). Układem badawczym był reaktor typu airlift z zewnętrzną pętlą cyrkulacyjną mogący pracować również jako tradycyjna kolumna barbotażowa. Instalacja składała się z dwóch kolumn o przekroju kołowym połączonych u dołu złączką z tworzywa sztucznego z zaworem, który poprzez zmianę położenia umożliwiał zmianę oporów przepływu w układzie. U góry układu znajdował się separator gazu. Fazą ciekłą w układzie była woda oczyszczona metodą odwróconej osmozy, a jako fazy gazowej używano powietrza i dwutlenku węgla. W ramach pracy wyznaczano także zależność prędkości cyrkulującej cieczy od strumienia gazu podawanego do dystrybutora gazu i stopnia zamknięcia zaworu. Pomiary wykonywano użyciu rurki Pitot’a zamontowanej na kolumnie opadania oraz przetwornika różnicy ciśnień. Ułamek objętościowy fazy gazowej w kolumnie barbotażowej mierzono także dla porównania metodą przyrostu objętości posługując się skalą zamontowaną na kolumnie unoszenia. Objętościowy współczynnik przenikania masy wyznaczano metodą dynamiczną poprzez badanie procesu absorpcji i desorpcji dwutlenku węgla wodzie i odpowiedniej obróbce sygnału z elektrody tomografu ECT rejestrowanego w czasie tego procesu. Porównanie wyników doświadczalnych z typowymi korelacjami zaczerpniętymi z literatury wykazało 2 dość dobrą zgodność, lecz wskazuje na konieczność odpowiedniej kalibracji techniki ECT oraz poprawy metod rekonstrukcji obrazu, aby uzyskiwać wiarygodne wyniki ilościowe.
File
Pracd dyplomowa - Robert Manowski.pdf 1.15 MB
Local fieldsIdentyfikator pracy APD: 2868

Get link to the record
msginfo.png

Back