Population Balance Application in TiO2 Particle Deagglomeration Process Modeling

The deagglomeration of titanium-dioxide powder in water suspension performed in a stirring tank was investigated. Owing to the widespread applications of the deagglomeration process and titanium dioxide powder, new, more efficient devices and methods of predicting the process result are highly needed. A brief literature review of the application process, the device used, and process mechanism is presented herein. In the experiments, deagglomeration of the titanium dioxide suspension was performed. The change in particle size distribution in time was investigated for different impeller geometries and rotational speeds. The modification of impeller geometry allowed the improvement of the process of solid particle breakage. In the modelling part, numerical simulations of the chosen impeller geometries were performed using computational-fluid-dynamics (CFD) methods whereby the flow field, hydrodynamic stresses, and other useful parameters were calculated. Finally, based on the simulation results, the population-balance with a mechanistic model of suspension flow was developed. Model predictions of the change in particle size showed good agreement with the experimental data. Using the presented method in the process design allowed the prediction of the product size and the comparison of the efficiency of different impeller geometries

Modelling particle deagglomeration in a batch homogenizer using full CFD and mechanistic models

Modelling of titanium dioxide deagglomeration in the mixing tank equipped with a high shear impeller is presented in this study. A combination of computational fluid dynamics with population balance was applied for prediction of the final particle size. Two approaches are presented to solve population balance equations. In the first one, a complete population balance breakage kinetics were implemented in the CFD code to simulate size changes in every numerical cell in the computational domain. The second approach uses flow field and properties of turbulence to construct a mechanistic model of suspension flow in the system. Such approach can be considered as an attractive alternative to CFD simulations, because it allows to greatly reduce time required to obtain the results, i.e., the final particle size distribution of the product. Based on experiments shattering breakage mechanism was identified. A comparison of the mechanistic model and full CFD does not deviate from each other. Therefore the application of a much faster mechanistic model has comparable accuracy with full CFD. The model of particle deagglomeration does not predict a very fast initial drop of particle size, observed in the experiment, but it can predict, with acceptable accuracy, the final particle size of the product

Microstructure and Mechanical Properties of Spark Plasma Sintered and Severely Deformed AA7075 Alloy

In this paper, the microstructure and mechanical properties of AA7075 with a coarse-fine-grained laminated microstructure produced by spark plasma sintering (SPS) and the cyclic extrusion severe deformation (KOBO) technique were investigated. It was found that an inhomogeneous grain microstructure was formed from coarse and fine grains by the SPS process and then was transformed into a coarse-fine-grained laminated microstructure by means of KOBO extrusion at room temperature. The grain refinement during KOBO extrusion resulted in a fine grained laminated microstructure created due to the formation of low-angle grain boundaries (LAGBs), followed by dynamic recrystallization, leading to high-angle grain boundaries (HAGBs). The EBSD analysis results reveal the formation of a deformed and partially recrystallized ultrafine grain microstructure owing to the generation and development of shear bands during KOBO extrusion. The ultimate tensile strength (UTS) of the AA7075 alloy rose after SPS-KOBO severe deformation up to 422 MPa, with high strains of about 33%. The obtained results clearly show that the SPS-KOBO extrusion technique allows a bimodal laminated fine gradient grain microstructure to be obtained due to deformation and dynamic recrystallization, which result in both high strength and good ductility. The new heterogeneous AA7075 alloys obtained by the SPS-KOBO combined techniques demonstrate that microstructural heterogeneities can assist in overcoming the strength–ductility trade-off

Ocena wczesnych i odległych wyników leczenia chorych poddanych zabiegowi bezpośredniej rewaskularyzacji mięśnia sercowego do 45. rż.

Background: In Poland, mortality and morbidity rates due to ischaemic heart disease (IHD) remain high and concern the whole population. An interesting issue is rapid development of IHD in some younger subjects and uncertain treatment outcomes in this patient subset. Premature cessation of professional activity, along with worsening of quality of life due to IHD in the population under 45 years of age is a huge medical, economic, and social problem. Only few studies evaluated early and long-term outcomes of coronary artery bypass grafting (CABG) used for the treatment of IHD in young patients, especially in premenopausal women.Aim: The purpose of the study was to analyse early and long-term outcomes of CABG in patients under 45 years of age.Methods: We studied 125 patients under 45 years of age who underwent a CABG procedure. The study group included 65 women aged 27–45 (mean 41.5 ± 3.5) years operated upon in 1990–1999, and 60 men aged 33–45 (mean 41 ± 3.2) years operated upon in 1993. We evaluated early postoperative outcomes. The two genders were compared in regard to survival free from death, recurrent angina, and repeated myocardial during long-term follow-up. We also evaluated other variables such as education level, professional activity, and exposure to IHD risk factors before and after the operation.Results: Seven women and two men died in hospital after CABG (p = 0.2). Analysis of major postoperative outcomes like myocardial infarction, low cardiac output syndrome requiring support with intra-aortic balloon pump (IABP), a lower limb amputation following the use of IABP, ischaemic stroke, and respiratory failure showed that these complications were significantly more frequent in women than in men (p < 0.01). Differences between the two groups regarding other adverse outcomes including atrial fibrillation, sternal instability, haemothorax, and pneumothorax were not significant. Analysis of long-term survival curves did not show any significant differences between men and women in regard to rates of death, recurrent angina, and the need for repeated myocardial revascularisation (p = 0.64, p = 0.93, and p = 0.13, respectively).Conclusions: Young women who underwent CABG were burdened with higher early postoperative morbidity and mortality than young men. However, long-term outcomes (mortality, recurrent angina, and repeated myocardial revascularisation rates) did not differ significantly between the two groups. Regardless of gender, repeated myocardial revascularisation rate was significantly higher among those patients who continued to smoke after the surgery (p < 0.01).Wstęp: W Polsce wskaźniki zachorowalności i śmiertelności z powodu choroby niedokrwiennej serca (IHD) są wciąż wysokie i dotyczą całej populacji. Interesującym problemem jest często zaskakująco szybki rozwój IHD w młodym wieku oraz niepewne rokowanie po zastosowanym leczeniu. Niewiele jest również opracowań na temat oceny wczesnych i odległych wyników terapii IHD w grupie młodych chorych, poddanych zabiegowi bezpośredniej rewaskularyzacji mięśnia sercowego (CABG), zwłaszcza kobiet przed menopauzą. Populacja pacjentów przed 45. rż. znajduje się w pełni aktywnego życia, pogorszenie komfortu życia i przedwczesna eliminacja z aktywnego trybu życia spowodowana IHD stanowi zatem ogromny problem medyczny, ekonomiczny i socjologiczny.Cel: Celem pracy była ocena wczesnych i odległych wyników leczenia operacyjnego chorych poddanych CABG do 45. rż.Metody: Badaniem objęto 125 chorych do 45. rż. poddanych CABG. W badanej grupie było 65 kobiet w wieku 27–45 lat (śr. 41,5 ± 3,5 roku), operowanych w latach 1990–1999 oraz 60 mężczyzn w wieku 33–45 lat (śr. 41 ± 3,2 roku) operowanych w 1993 r. Oceniono czynniki ryzyka IHD przed operacją, powikłania okołooperacyjne i wyznaczono dla obu grup chorych krzywe przeżycia obejmujące: zgon, pojawienie się bólów dławicowych, a także ponowną rewaskularyzację mięśnia sercowego w obserwacji odległej. Analizowano również poziom wykształcenia i aktywność zawodową przed i po operacji oraz narażenie na czynniki ryzyka postępu choroby wieńcowej w obserwacji odległej. Pełną rewaskularyzację mięśnia sercowego wykonano u 91% kobiet i 90% mężczyzn. Wszczepiono ogółem 348 pomostów (śr. 2,6 ± 1,1 u kobiet i 3,13 ± 1,2 u mężczyzn). Tętnicę piersiową wewnętrzną lewą wszczepiono u 91% kobiet i 86% mężczyzn. W omawianym okresie mężczyźni do 45. rż. stanowili 19%, a kobiety 2% ogółu chorych poddanych CABG. Przed operacją nie zanotowano istotnych statystycznie różnic w nasileniu dolegliwości dławicowych wg CCS oraz liczby przebytych zawałów serca. Nie występowały różnice w narażeniu na czynniki ryzyka wystąpienia IHD w obu grupach. Jedynie powierzchnia ciała kobiet kwalifikowanych do CABG była istotnie niższa (p < 0,001) w porównaniu z grupą mężczyzn.Wyniki: Siedem kobiet i dwóch mężczyzn zmarło w szpitalu po CABG (p = 0,2). Po podsumowaniu powikłań ciężkich, takich jak: zawał okołooperacyjny, zespół małego rzutu z koniecznością zastosowania kontrpulsacji wewnątrzaortalnej (IABP), amputacja kończyny po IABP, udar niedokrwienny i niewydolność oddechowa, stwierdzono, że znamiennie częściej powikłania występowały po operacji w grupie kobiet (p < 0,01). W grupie pozostałych powikłań (migotanie przedsionków, ruchomość mostka, obecność płynu lub odmy w jamie opłucnej) różnice nie były istotne statystycznie. Odległe krzywe przeżycia obejmujące: zgon, pojawienie się dolegliwości dławicowych po operacji i konieczność ponownej rewaskularyzacji nie wykazały różnic istotnych statystycznie (odpowiednio: p = 0,64; p = 0,93 i p = 0,13). Pięć lat po operacji zawodowo pracowało 34% kobiet i 58% mężczyzn, co może wynikać z profilu wykształcenia oraz innych, pozamedycznych, czynników socjoekonomicznych na przełomie wieków.Wnioski: Młode kobiety po CABG są obarczone większą śmiertelnością wczesną i statystycznie większą liczbą powikłań pooperacyjnych. W obserwacji odległej nie wykazano różnic w przeżywalności, obecności dolegliwości stenokardialnych i konieczności ponownej rewaskularyzacji serca w obu grupach. Ponowna rewaskularyzacja serca istotnie częściej (p < 0,01) dotyczyła chorych w obu grupach, którzy powrócili do nałogu palenia tytoniu po CABG