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Keywords:

  • reactor design and operation;
  • multi-phase systems < fluid mechanics;
  • turbulence < fluid mechanics;
  • alternative energy resources < energy;
  • oil;
  • gas and coal < energy

Abstract

A new hypothesis has been proposed in this work for hydrodynamic similarity that can be subsequently used for scale-up of bubble column reactors. The proposed hypothesis takes into account both global (by matching overall gas holdup) as well as local hydrodynamics (by matching time-averaged radial profile/cross-sectional distribution of gas holdup) to maintain similarity in two systems. The evaluation of proposed hypothesis has been accomplished utilising advanced diagnostic techniques such as gamma-ray computed tomography (CT) and computer automated radioactive particle tracking (CARPT). In this work, we experimentally demonstrate that similarity based only on global hydrodynamics does not necessarily ensure similar mixing and turbulence in two systems. It is essential to maintain similar global as well as local hydrodynamics. The hydrodynamic similarity that can be obtained by matching the commonly used dimensionless groups was also evaluated at these experimental conditions.

Une nouvelle hypothèse a été proposée dans ce travail pour une similitude hydrodynamique qui peut être utilisée ultérieurement pour la mise à l'échelle des réacteurs à colonnes à bulles. L'hypothèse proposée prend en compte à la fois l'hydrodynamique globale (en harmonisant le volume mort général) et locale (en harmonisant le profil radial à moyenne temporelle/la distribution transversale du volume mort) pour maintenir la similitude dans deux systèmes. L'évaluation de l'hypothèse proposée a été accomplie en utilisant des techniques diagnostiques avancées comme la tomographie par ordinateur à rayons gamma et le traçage des particules radioactives assisté par ordinateur (CARPT). Dans ce travail, nous démontrons expérimentalement que la similitude fondée uniquement sur l'hydrodynamique globale n'assure pas nécessairement un mélange et une turbulence semblables dans deux systèmes. Il est essential de maintenir une hydrodynamique globale et locale semblable. La similitude hydrodynamique que l'on peut obtenir en harmonisant les groupes adimensionnels couramment utilisés a également été évaluée à ces conditions expérimentales.