Zastosowanie metody regulującego trasera w badaniu chaotycznego mieszania w mieszalniku rurowym w formie giętych kolan przekręconych naprzemiennie względem siebie

Abstract

The paper presents the results of experimental study of reactive laminar mixing in a tubular reactor made up of a succession of pipe bends, alternately rotated by 90° with respect to the preceding bend. A system of competitive parallel reactions: acid-base neutralization and ester hydrolysis were used in the experiments. It was found that selectivity of test reactions depends strongly on the Reynolds number in a range of 80 < Re < 1200. The Dean roll-cells, formed in consecutive pipe bends, periodically change their orientation resulting in chaotic advection and faster mixing. A material processed in this mixer is not exposed to high shear rate or fouling, and pressure drop is low. Such features of an on-line mixer are desirable in the polymer, cosmetic and food industry.Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych mieszania laminarnego z reakcją chemiczną w reaktorze rurowym w formie giętych kolan, przekręconych naprzemiennie względem siebie o kąt 90°. W eksperymentach użyto reakcji konkurencyjnych i równoległych: neutralizacji kwasu zasadą i hydrolizy alkalicznej estru. Wykazano, że selektywność reakcji testowych silnie zależy od liczby Reynoldsa w przedziale 80 < Re <1200. Komórki Deana, powstałe w kolejnych wygiętych odcinkach rur, periodycznie zmieniają swoją orientację, co prowadzi do powstania chaotycznej adwekcji i przyspiesza mieszanie. Materiał nie podlega dużym szybkościom ścinania, nie osadza się na ściankach, a spadek ciśnienia jest niewielki. Takie cechy mieszalnika przepływowego są pożądane w przetwórstwie polimerów, przemyśle kosmetycznym i spożywczym