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Keywords:

  • Keywords: mixing;
  • turbulence;
  • pulps;
  • fibres;
  • suspensions;
  • chemical reactions

Abstract

The competitive, consecutive chemical reactions between 1-naphthol and diazotized sulfanilic acid were utilized to study the mixing of a pulp fibre suspension in a 22 L stirred tank reactor. Mixing quality was determined from the distribution between the mono and bis substituted reaction products once a correlation was made for the adsorption of the product dyes onto the suspended fibres. The technique was found to be adequate for assessing micromixing and turbulence intensity within a fibre suspension provided the measured product distribution, Xs, was between 0.4 and 0.01. Thus the mixing conditions that could be assessed depended on both the energy dissipation within the mixer and the amount of the fibre present. For the experimental conditions chosen for this study energy dissipation rates would typically have to be less than 80 W/kg and the suspension mass concentration less than 2.5%. When compared with water, a reduction in turbulence levels at both the impeller zone and a remote zone in the stirred vessel was observed for fibre mass concentrations as low as 0.5%. The turbulence decreased as the suspension mass concentration was increased. This decrease is attributed to energy dissipation by friction at fibre-fibre contact points as the fibres move relative to one another in the flow. This sink removes energy from the turbulence cascade which never shows up as small-scale fluid deformations leading to better mixing.

On a utilisé les réactions chimiques consécutives concurrentes entre le 1-naphtol et I'acide sulfanilique diazotisé dans le but d'étudier le mélange d'une suspension de fibres de pulpe dans un réacteur agité de 22 L. La qualité du mélange a été déterminéé à partir de la distribution des produits de réaction mono et bi-substitués aprés qu'une corrélation a été établie pour I'adsorption des matiéres colorantes des produits dans les fibres suspendues. La technique s'est avérée adéquate pour l'estimation du micromélange et de I'intensité de la turbulence dans une suspension de fibres lorsque la distribution de produit mesurée, Xs, est comprise entre 0,4 et 0,0l. Ainsi, les conditions de mélange qui peuvent étre estimées dépendent la àfois de la dissipation de I'énergie dans le mélangeur et de la quantité de fibre. Pour les conditions expéimentales choisies dans cette étude, les taux de dissipation de I'énergie devraient étre typiquement inférieurs a 80 W/kg et la concentration des matiéres de suspension inférieure à 2.5%. Si l'on fait des comparaisons avec I'eau, une éduction des niveaux de turbulence dans la zone de la turbine et loin de la turbine a été observée pour des concentrations en fibres aussi faibles que 0,5%. La turbulence diminue lorsque la concentration de matiéres en suspension est augmentée. Cette baisse est attribuable à la dissipation de l'énergie par la friction aux points de contact fibres-fibres lorsque que les fibres se déplacent l'une par rapport à l'autre dans I'écoulement. Ces interactions puisent de Iétnergie de la cascade de turbulence qui ne peut donc pas &re utilisée pour les déformations de fluides à petite échelle assocites à un meilleur mélange.